全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 ! 月 第 ! 卷 第 ∀ 期
#∃ %& ∋ ( ∋ )∗ + , & −. ∗ / − 00. %∋ 1 ∋ #∗. ∗ 2 3 , − 04 5 , ! 6∀ 7 , 8∀一 8 9
快速渗滤生态工程冬季运行热平衡研究
及其在系统设计中的应用 ’
李培军
周玉文
孙铁琦
傅金祥
郭治兴
尹士君
6中国科学院沈阳应用生态研究所 , 沈阳 。。 :7
耽阳建筑工程学院 , 沈阳 ; :7
%摘要】 本文以快速诊撼中试生态工程冬季运行实脸为荃础 ,讨论了系统在布水、融冻、渗滤及基尽
过程中能量补充与报失的途径 , 建立了池底裸露与有冰层砚盖条件下的热平衡数学模型 , 扩展了快
速渗撼土地处理的系统设计程序 ,分析了场地 、工艺及运行条件对系统热< 报失及净化功能的影响 ,
为快渗系统设计与冬季安全运行提供了理论根据·
关镇词 快速渗滤 生态工程 热平衡 冬季运行
= > 4 5 ? ≅ Α ?】雌Β> ΧΔ 4 ?0≅Ε Φ= ΔΦ≅<4? <Φ ΧΓ >ΒΧ 一 >=Η ≅=> 4Φ 叱 Ε Γ 4 Φ= Η 初时> 4 一 。碑 4比Χ= ? 5 Ε Φ<Ι ?0 ϑ ≅Φ>叨。Φ= (Κ Ι<> Λ Ε > ΙΦΗ = 5 . Φ 0> ΦΜΓ = , (Γ = Ν Φ> Ο> = Η , 2 Γ Χ ΠΟ ΦΘ Φ= Η 6%= Ι< Φ<Γ <> Χ Δ − ϑ ϑ ≅Φ> Ε ∋ > Χ ≅Χ Η Κ , −Β ? Ε> Λ Φ?
( Φ= Φ> ? , (Ο > = ”= Η ; ; :7 , 乃Χ Γ 3 Γ Ρ > = , / Γ )Φ= Θ Φ? = Η ?= Ε 3Φ= (Ο ΦΜΓ = 6(Ο > = Κ ? = Η #Χ ≅≅> Η > Χ Δ −4 > ΟΦ<>Β Σ
<Γ 4? ∋哈 = > 4Φ= Η , (Ο> = ”= Η ; ; : 7一 # Ο Φ= 5 )5 − 0% 5 ∋ΒΧ ≅5 , , ! 6∀ 7 , 8∀一 8 9 5Χ = <Ο > Α? Ι >Ι Χ Δ ϑ Φ≅Χ < Ι >? ≅> Ρ Φ= <> 4 一 。碑4? <ΦΧ = >却> 4 ΦΛ > = <Ι Χ Δ 4即 ΦΕ Φ= ΔΦ ≅<4 ?<ΦΧ = >Β Χ 一 > = Η Φ= > > 4Φ = Η , <Ο >
> Ο ? = = > ≅Ι Χ Δ Ο > ? < Ι Γ ϑ ϑ ≅Κ ?=Ε Φ<Ι ; : : Φ= , ≅ Ι ΤΙ <> Λ ΕΓ 4Φ雌 Ρ ? Ι<> Ρ ? <> 4 Ε ΦΙ <4ΦΑ Γ <ΦΧ = , Φ<Ι Λ >≅ <Φ= Η , Φ= ΔΦ ≅Σ
<4? < ΦΧ = ?=Ε > Θ ϑ Χ Ι Γ 4> ? 4 > ΕΦΙ> Γ Ι Ι > Ε 5 Ν Ο> 4=? <Ο> Λ ? <Φ> ? ≅ΛΧ Ε > ≅Ι Χ = <Ο >4 Λ? ≅ Α ? ≅?= > > Γ =Ε > 4 = ? Υ > Ε ϑ Χ = ΕΑΧ << Χ Λ ?=Ε Φ> > > Χ Τ > 4 > Χ = ΕΦ<ΦΧ = Ι ? 4 > > Ι Ε , ? = Ε <Ο > Ι ΚΙ <> Λ Ε > ΙΦΗ= ϑ 4 Χ > >ΕΓ 4> Χ Δ , ≅ Ι ΚΙ <> Λ : : Σ
= ΦΔΦ> ? = <≅Κ > Θ <>= Ε >Ε 5 Ν Ο > > ΔΔ> >< Ι Χ Δ Ι Φ<> , <>Β Ο=Χ ≅Χ Η Κ ? = Ε Χ ϑ > 4 ? <Φ= Η >Χ = Ε Φ<ΦΧ = Ι Χ = <Ο > 4Λ ? ≅ ΔΧ Ι Ι ? = Ε ϑ Γ Σ
4 ΦΔΦ > ? <ΦΧ = ΔΓ 耽< ΦΧ = Ι Χ Δ , ≅ ΙΚΙ <> Λ ?4 > ?= ? ≅”> Ε , Ρ ΟΦ>Ο 04 Χ ΤΦ Ε > Ι <Ο > Χ 4Φ <Φ<> ? ≅ ΔΧ Γ = Ε ? <ΦΧ = Ι ΔΧ 4 ΙΚ Ι<> Λ Ε> Σ
Ι ΦΗ = ? = Ε Ρ Φ= <> 4 一 Χ 0 > 4? <ΦΧ = 5
ς >Κ ΡΧ 4ΕΙ , ? ϑ ΦΕ Φ= ΔΦ ≅<4 ? <ΦΧ = , ∋ > Χ 一 > = 彭=> > 4 Φ= Η , ΝΟ > 4 Λ ? ≅ Α ? ≅? =Β > , 钻= <> 4 一 Χ ϑ > 4? < ΦΧ = 5
引 言
快速渗滤土地处理系统可在严寒地区终年
运行 5 由于其不需冬贮系统 , 从而可大大降低工
程造价 5 快速系统尚可同其他土地处理类型组
成复合系统 , 解决污水处理的连续性或深度处
理间题、
快速土地处理运行过程中的热平衡间题是
系统在低温条件下运行的关键 5 (< >Δ ? = 等Ω Μ 讨
论了特定工艺条件下快速渗滤热量损失的途
径 , 然而 , 至今未见将热平衡作为土地处理限制
组分并用于系统设计的报道 , 这就在很大程度
上增加了快速渗滤低温条件下运行的盲目性与
风险性 5
· 国家“七五 ”科技攻关项目“沈阳西部城市污水俊速渗
撼土地处理研究”部分内容 5
本文于 ∀ 年 ! 月 Ξ 日收到 , 月 : 日改回 5
快速渗滤作为一种污水处理 的生态工程 ,
其复氧过程在干周期内自然完成Ω’Ψ 5 因此 , 干周
期的长短可直接影响复氧程度乃至处理效果 5
另一方面 , 由于干周期内污水投配这一基本热
源的阻断 ,快速渗滤池内可形成一定厚度的土
壤冻层 , 如该冻层在下一布水周期内不能迅速
融化 , 系统对污水的处理能力将受到影响甚至
丧失 , 故临界干周期的确定是快渗系统热平衡
研究的关键 5 本文以中试规模快速渗滤土地处
理冬季运行实验研究为基础 , 建立了系统热平
衡数学模型 , 讨论了多种条件对系统热损失的
影响 , 并完成了快速系统设计程序的扩充 5
∀ 系统的结构及运行
中试快速渗滤系统实验地点位于沈阳西部 , 设计
日处理污水 : ;<= , , , 场地总面积 ∀; ! 8Λ 君 ,分为 9 个快
渗池 , 单个池长 9 Λ ,宽 ΙΛ , 呈双排布Ζ , 中间设地下
∀ 期 李培军等 [快速渗馆生态工程冬季运行热平衡研究及其在系统设计中的应用 8
布水管线 5 该场地土坡渗透系数 无∴ 。5 一 5 ΙΛ · Ε 一 ’ ,
预处理为迷宫式快速沉淀 6图 7 5 快速诊挂运行周期可
分为 ! 个过程 ,各过程中水深及池底温度变化如图 ∀
所示 5
;5 ,
泵 ∀恻丝里
正常运行 , 本过程终了时污水沮度必须7 冰点沮度 5 应
该说明 , 由于污水中有机无机污染物及悬浮性固体影
响 , 其冰点温度略低于纯水5 沈阳西部污水经预处理后
冰点温度为一 ; 5 :℃ 5
∀5 ! 暴露过程
此过程即干周期 5 本过程除 日光辐射外无热量来
源 , 热报失主要为同大气热交换 , 土壤因之形成冻层 5
在有恒定冰层条件下 5冰层附着于池底表面 , 具有良好
的隔热作用5
刊祠川玮
卜] 一Σ Σ 一 5 9 ! 5 ∀∀ Λ> Ρ> ] 刁田 快速渗德系统平面图
= Η 5 0≅? = > Ε Φ? Η 4? Λ Χ Δ 4? ϑ ΦΕ Φ= ΔΦ≅<4? < ΦΧ = ΙΚ吕 <> Λ 5
5 0 Γ Λ ϑ , ∀ 5 04 ><4>? <Λ > = < , 5 1 ΦΙ < 4 ΦΑ Γ <Φ=‘ ϑ Φ阵 , ! 5 1 ΦΙ < 4 ΦΑ Γ <Φ= ΗΡ> ≅≅ − , : 5 以Ι <9 Α Γ <Φ= ‘ Ρ> ≅≅ ⊥ 5
水湃“ , 57华 , , ” ,丫。, ϑ ‘Ο
初姑布水深 Ο 。
% 5 Φ< ≅一 Ε >0< 七
5 池庄沮度 6℃ 7
Α 初始水沮 Ν 。一
时问 Ν ΦΛ 忍
七冰 点退 度 Ν,
·大气苹会轰歌淤乍_ 时问Ν 基Λ > 6Ο 7
圈 ∀ 快速渗挂运行过程中水深及池沮变化
/≅ Η 5 ∀ #Ο ? = Η > ∗Δ Ρ ? Ι < >Ρ ? < > 4 Ε > ϑ <Ο ? = Ε < > Λ ϑ > 4 ? < Γ 4 > Φ= Φ= ΔΦ≅<4 ? Σ
< ΦΧ = ϑ Χ = Ε Ε Γ 9 = Η Χ ϑ > 4 ? < ΦΧ = ? ≅ ϑ 4Χ > > Ι Ι 5
? 5 0 Χ = Ε ΑΧ << Χ Λ < > Λ 衅4? < Γ 4 > , Α 5 %= Φ<Φ? ≅ < > Λ ϑ> 4 ? < Γ 4> Χ ΔΡ ? Ι < >Ρ Σ
? < > 4 , > 5 %>Φ= Η ϑ Χ Φ= < < >Λ 0> 4 ? <Γ 比 , Ε 5 − Φ4 <> Λ 0> 4 ? <Γ 4> , > 5 − Φ4 > Σ
⎯ Γ Φ≅ΦΑ 4Φ Γ Λ <> Λ 佛 4 ? < Γ 4 > ·
∀ 5 布水过程
预处理后的污水经布水管道投配到渗滤池内 , 一
次布水深度 :吸Λ 5 本过程为热 < 输入过程 , 布水终结
时温度作为热平衡计算的初始温度 5
∀ 5 ∀ 融冻过程
由于上一周期土城冻层的形成 , 使得污水渗滤不
能立即开始 , 需利用污水热量将冻层融化 , 地表冰层融
失或浮于水面 5 此阶段热损失主要为与大气热交换以
及融化冻层所需热< 5 这一过程实际上在第一阶段即
已开始 ,本文为计算方便 ,假定布水过程为一脉冲过
程5
∀ 5 渗德过程
土地处理系统对污水的净化主要在此阶段实现 5
热损失为与大气热文换及渗滤水热载荷 5 为保证系统
无冰层班益的热平衡模型
对于任一运行周期 , 快速渗滤系统热量需
满足 [
凡 ∴ ∃ [ α ∃ [ α ∃ [ α ∃ β 6≅ 7
式中 , ∃ , 为污水所提供热量 , ∃ , 为融化土壤冻
层所需热量 , ∃ [ 为与大气热交换损失 , ∃ 为融
化残冰所需热量 , ∃ ‘为渗滤水热载荷 5
污水融化土壤冻层的热量损失与水体表面
热损失同时发生 , 但二者出现于水体不同部位 ,
本文采用分别计算方法 , 所得结果略大于实际
值 , 不会增加预测的风险性 5
5 热量输入
∃ ‘去 χ 。6Ν 。 一 爪 7几 6∀ 7
式中 , χ 。 为一次布水量 , Ν 。 为污水初始温度 ,
卫 为大气平衡温度ΩΨ , 除气温外 , 尚与日光辐
射强度 、风速 、空气湿度等有关 β 几 为水的 比
热 5
日光辐射应视为系统热源之一 , 但在北方
严寒季节 , 该热量只占系统热量输入的极小 比
例 5 据测算 , 沈 阳地区冬季日光辐射能量约为
Ξ : ΞΥ ) · Λ 召 · Ε 一‘6每日按光照 9Ο 计 7 , 仅为污
水热量的 ∀ δ , 故将其列入 Ν 5 考虑 5
5 ∀ 融化土壤冻层所需热量
在无冰层覆盖条件下 , 渗滤终了时的污水
温度可视为冰点温度 , 且渗滤层的固相 6土壤 7
与液相在一定深度范围内处 于热平衡状态 , 土
壤的冰冻过程在进入暴露阶段后即开始 5 将渗
滤层视为各向均匀系统 , 其温度场可用如下方
程描述 [
护Ν, 古Ν ‘?, 瓦妙, Σ Σ否矛 6 7
8 ! 应 用 生 态 学 报 ! 卷
式中 , Ν, 6Θ , <7 为土壤温度 β ε 为池底表面向下
的距离 , ? [ ∴ ς, _# 为土壤热扩散系数 , 其中ς,
为土壤热传导系数 , Β, 为单位体积土集的热容
量 5 根据上述假设 , 该徽分方程具有如下初始条
件 [
Ν, 6Θ , ; 7 ∴ ΝΜ 6! 7
及边界条件 [
Ν< 6; , <7 ∴ 丁山去 兀 , 乳 6ΒΧ , <7 ∴ Ν Δ 6: 7
式中 ,几为土集初始表面温度 , 可近似于气温 5
上述徽分方程的解为 [
式中 , Ν 为水温 , ? ] ς5#ΣΟ 。 ’ς5 为水的表面传导
Ν, 一 Ν, 。
Ν 了丁 5 。 甘了
ε
∀而 69 7
心以为高斯误差函数 5
应用 Ι< > Δ? = 的结果 , 697 式可简化为 [
里二卫鱼、Ν, 一 几 ∀ 5 [ 9而 6Ξ 7当 <一‘ , Θ ] Θ , 时 ,工 ] Ν, , 可得 [
Θ , 一 ∀ 5 ∀ 9 石又 6Ι 7
式中 , ‘ 为暴露周期 , ΘΜ 为冻层厚度 5
冻层中冰的总厚度为 [
Ο‘ ] ΘΜ 凡 6 7
式中 , 。为土壤孔隙度 β Ρ 为孔隙的水饱和度 5
由68 7式及 67 式 , 整个暴露过程的热量损
失为 [
系数 , ΟΧ 为初始布水深度 5
积分6 ∀ 7式可得 [
Ν 一 Ν5 ∴ 6Ν 。一 Ν5 7> 一 ‘或
Ν ∴ Ν5 α 6Ν 。 一 Ν5 7> 一‘ 6 7
融冻期间水体表面热交换损失为 [
∃ [ ‘ ∴ χ 。 ε 乙Ν ε #Σ 6 ! 7
式中边Ν 为水温变化 , χ 。为一次布水量 5
考虑渗滤开始后 [
χ Ε Ν , φ φ 、分 二分 ∴ 一 ? 6Ν 一 Ν5 7 6: 7χ 。 Ε< 一
式中 , χ 为 < 时刻渗滤池内污水体积 5
根据科西定理 , 污水入渗速率应与土壤渗
透速率及水头有关 , 然而对于快渗来说 , 起决定
作用的乃是土壤渗透速率 , 故污水渗滤可视为
匀速过程 5 即
χ ∴ χ 。6 一 <_ <, 7 6 9 7
式中 , < , 为渗滤时间 , 且 。《 <6 <, , 将 6: 7式代
入 6 ! 7式并积分 ,
Ν 一 爪Ν 。‘ 一 Ν5
< 、 一 ‘ , φ φ 、] . ≅ 一 了, , 一 4 吸≅ 4≅少不,
式中 , Ν ;’为渗滤开始时水温 5
此阶段同大气热交换损失为 [
。 [ , 一介ς · , , 6Ν 一 Ν · , Ε“ , 8 ,‘ 6Θ, φ 一 Σ 一 ·执 一叼 。 6’%, 一 了’‘ 7甲二 十 − , 入 Μ‘人 应用 6 Ξ 7式结果 ,
一 − [丁于6Ν, 一“ 7γ 工己二 ∃ 扩一凡− , 6Ν; ‘ 一 界 7 <
,
α ?< Σ 6 7
∀ 5 [ 9 石刃α −, ε, ‘凡
一告− , Β 6Ν, 一“ , ε, α − , ε Δ“ 6‘。’
式中 , 儿为水的热容量 β − , 为池底面积 5
由于暴露过程的热损失同融化土集冻层所
需热量等价 ,故有 [
∃ , ∴ ∃ [ ‘ 6 7
5 水体表面热损失
水体表面同大气热交换损失与融冻过程同
时发生 ,并一直持续至渗滤结束 5 考虑渗滤开始
前 [
奈一 ?6Ν 一助 6 ∀ 7
根据 6≅7式 ,
∃ [ ∴ ∃ [ ‘ α ∃ [ ’ 6∀ ; 7
在无恒定冰层粗盖时 , 地表仅存少量残冰 , ∃ [
可忽略不计 5
5 ! 渗滤水热载荷
渗滤水所携热量为
二‘ 一 )[’χ 6, 7二‘Ν 一 Ν5 , Ε< ‘∀‘,
若一次布水量为 χ 。 , 渗滤时间为 勺 , 入渗速率
为一定值且可表示为 χ 。_< , , 6∀ 7式可改写为
。‘ 一 4, 擎几6二 一 Ν’ 7η 6∀ ∀ 7) Χ <, 一 ’ 一 ’一 ’
应用 6Ξ 7式将 6∀ ∀7 式积分 , 可得 [
∀ 期 李培军等 [快速诊撼生态工程冬季运行热平衡研究及其在系统设计中的应用
∃ ‘ ∴ χ; 几6Ν; ‘ 一 Ν5 7 α ?< , ‘ 6∀ 7
表 给出了本系统与热平衡计算有关的工程及
运行参数 5
农 快泣洛泊系挽主共设计及污行二Ν5 七5 % ι目5 峋口5 5 州匕侣一侧Ε 5 川目 5 5 Ε 明阵川加5 目 脚] 喊的时班 5 和扭 5
渗滤池内形成冰层 , 该冰层布水后浮于水面 ,渗
滤结束后附着于池底 5 利用冰层及冰层下的空
气层 , 可起到 良好的隔热作用 5 冰层厚度取运行
周期中的平均值 6图 7 5
今狱名称0? 5 < Χ > <> 4 符号(ΚΛ ΑΧ ≅
取位χ 5 ≅Γ > 泳层≅> 5 肠 Κ“
土坟诊进系效 6Β Λ 5 卜一 7
助+ 0吧们 Λ > ?Α Φ≅Φ< Κ 一通度‘亡 7Ν 5 旧尹45 < 5 4 >渗滩阶段结柬时空气尼
ϕ 目4
ϕ < > = Ε Χ 4 Φ= ΔΦ≅<4 5 ≅ ΦΧ =
目 5 肚
一次布水深度 6
κ “<> , 甲? <> 4 ΕΦ 5
>Λ 7
<Ε Α Γ <ΦΧ = Ε > 0<Ο
5 冰时间ι > ≅<Φ= ‘ < Φ祝6Ο 7
渗撼时间%= 似<4? <Φ= ‘ <ΦΛ > 6Ο7
他底面权− 代 ? Χ Δ ϑΧ = Ε 肠< ΧΛ 6>Λ ≅ 7
渗涟层‘%= ΔΦ一< 4 一η Φ=名 %一Κ< 4
一忍称阶段结束时− < > 5 Ε Χ< > Θ ϑ 5 5 4 >
, <二>
− Χ ∀ 8 ; ; ;;
土城孔欧度(Χ Φ≅ ϑ> 阴Φ<Κ
孔晾饱和度(? < Γ 比<ΦΧ = 4? < ΦΧ Χ Δ卯心Φ<Κ
本系统布水结束时污水温度为 ∀ ℃ , 渗滤
开始时污水温度为 :℃ ,结束时为一 ; 5 : ℃ , 气温
与大气平衡温度分别取值为一 ∀; ℃与一 ∀: ℃ 5 在
上述条件下 , 应用本模型求得系统热量平衡如
表 ∀5
衰 ∀ 快邃系统热< 平衡
Ν5 Α 5 ∀ 飞七5 的Λ 5 %加如 = <5 Χ< , ≅ ΙΚΙ< > 5 6又 ; 5 ) 7
圈 有冰层 , 盖时诊谊层吸度变化
= Η 5 Ν >Λ 阵4? < Γ 4> , ? 4Φ? <ΦΧ = Χ Δ Φ= ΔΦ ≅<4 ? <ΦΧ = ≅?Κ> 4 Γ = Ε > 4 ΦΒ >
在有冰层粗盖条件下 , 由于融冻时间大大
缩短及冰层隔热作用 , 融冻期间水面热损失已
变得很小 , 系统热损失可简化为渗滤过程中水
面热损失 、融化土壤冻层及渗滤水携带热量 5
与无冰层情况类似 , 渗滤过程 中水面热损
失为 [
影, 6Ν; 一 Ν57 律雨 6∀ ! 7
热< 总输入Ν Χ ? < Φ= 0Γ <
诊撼前水面热摄失∃ > ? < ;5 5 Δ4 Χ 4= 5 Γ 4Δ ? Β > Α> ΔΧ 4> Φ= ΔΦ ≅<4? < ΦΧ =
诊撼过程中水面热扭失∃ > ? < ;: : Δ4ΧΛ Ι Γ南> > Ε Γ Ε = ‘ Φ= ΔΦ ≅<4? < ΦΧ = ϑ4ΧΣ# 吧5 口
渗撼水挑带∃> ? < > ?州> Ε ΑΚ Φ= ΔΦ ≅< 4?< Φ= Η Ρ ? < > 4
触化冻层热<∃5 ? < ΔΧ4 Λ >≅< Φ= ‘ Δ4 Χλ> = ≅?Κ> 4
。 ; ΞΞ
式中 , ς ‘为冰的热传导系数 , ε 。为冰层厚度 , 月
] ς ‘_ ε ‘ Ο Χ 5
由渗滤水携带热量为 [
! 。 9 8 9 χ 。几 6Ν 。 一 Ν5 7 ≅≅ α 户, 6∀ : 7
∀ ; , Ξ Ξ8
: 。 ::
有冰层筱盖时融化土壤冻层所需热量为 [
≅ _ Π− , #, 6Ν, 一 Ν5 7叉了 α − , ε, ‘凡 6∀ 97
据 Ι< >Δ ? = 等人研究 , ε , 可由下式给出 [
! 5 ;9 ∀ ε , 一 ‘: · “? ·‘· α 奇ε ‘·”’‘[
应用 68 7及 6 ; 7式 , 求得 <‘∴ ; 5 ΗΟ , 即在上
述工艺及运行条件下 , 本系统无冰层覆盖时最
大允许暴露周期为 5 天 5
! 有冰层班益的热平衡模型
采取工程措施并适 当控制运行条件 , 可在
一 ε ·聋一 Θ5 叠 6∀ Ξ7
式中 , ? [ 、? ‘分别为土壤与冰的热扩散系数 , ς [ 、
凡 与ς5 分别为土集 、冰与空气的热传导系数 5
根据运行结果 , 冰层厚度取 :Β Λ , 空气层
为 Ι>Λ , ? , 与 ? ‘分别为 5 与 Ξ 5 ∀ _ >Λ Π · Ο ,
8 9 应 用 生 态 学 报 ! 卷
ς5 、 ς ‘与 ς5 为 5 、 Ξ ∀ 5 8 与 5 )_ Ο · 。Λ
· ℃ 5 在此条件下 , 求得 几 为 Ξ Ο , 比无冰层
时增加 : 倍 5
: 考虑能< 因子的快速系统限制性组分分析
∗Τ> 4Β ?Ι ΟΩ 幻等提出了土地处理系统设计的
限制性组分分析程序 5 根据该分析结果 , 土地处
理系统最终设计面积应为
− ∴ 俄 _− ‘ μι ? Θ 6∀ 8 7
式中 , − 为设计面积 6Ο ? 7 β κ 为污染组分负荷
6Υ Η · Κ4 一 ’7 β−5 为土地处理系统对该组分的同
化容量 6Υ Η · Ο ? 一 ’ · Κ4 一 , 7 5
将能量限制因子引入系统设计后 , 其总体
设计程序如图 ! 所示 5
· 水力负荷
: 5 0
土城一位物系 · 油 相法规翻约 一统对各污染组
·分同化容< · 政旅盐
阴离子日特殊有机物
金 属
所共土地 氮
面积确定
场地信息 预处理方式选择
能<
,
分析卜 工厂内限制性姐分点万控[
土地处理, 小
·水力负荷确定·
负荷过大而复氧过程不能在限定的干湿比下完
成时 , 能量即成为限制性设计因子 5 系统的复氧
状况可通过净化功能及其稳定程度检验 5
9 5 ∀ 与能量因子关系最密切的场地信息参数
为渗透系数 , 该参数已不仅为考虑占地面积和
净化效果所必需 , 而且成为减少系统热量散失
以维持低温条件下正常运转的前提 5
‘5 计算结果表明 , 在无冰层粗盖条件下 , 水
体表面热损失占全部热量的 ∀9 δ , 融化土壤冻
层热量占 ! δ , 渗滤水热载荷可达 9; δ , 在有
冰层覆盖时后者比例还要增加 , 这对于解释低
温条件下系统仍能保持一定的净化功能具有重
要意义 5
95 5 ! 在有冰层筱盖条件下 , 系统干湿 比可大幅
度提高 , 形成冰层是快渗系统冬季长期稳定运
行的重要条件 5
9 5 : 本模型给出的最大允许暴露周期与实验
结果基本吻合 , 且对描述渗滤开始后系统热量
分配具有较高精度 , 但在渗滤开始前 , 由于将布
水看作一脉冲过程以及将表面热损失与融化冻
层热量分别考虑 , 都在一定程度上影响了模型
精度 , 有待于在今后研究中进一步完善 5
今考文献
圈 ! 扩展后的快速诊挂总体设计程序
= 尽5 ! ∋ Θ <> = Ε目 。 , > 4? ≅≅ Ε > Ι Φϑ 04ΧΒ >Ε Γ 4 > Χ Δ , ≅ ΙΚΙ <呱 5
如果由热平衡得出的水力负荷大于限制性
污染组分的水力负荷时 , 则需要通过工厂内点
源控制或预处理对该负荷加以削减 , 在此情况
下 , 系统的限制性污染组分有可能改变 5
∋ Ε Φ= Η > 4 , )5 ∋ 5 , 1Γ < <Ρ > Φ≅> 4 , 1 5 κ 5 ? = Ε 价Κ > 4 , )5 # 5 98 ·Ν Ο > 心 ϑ Χ = Χ > ΧΔ Ρ ? <> 4 < >Λ 0> 4? < Γ 4> <Χ Λ > <> 4Χ4 ≅ΧΗ ΦΒ ?≅ ΒΧ = ΣΕ Φ< ΦΧ = Ι 5 κ ? < > 4 , > Ι Χ Γ 4Β > Ι , > 日5 , ! 6: 7 [ Ξ一 ! : 5
Χ Τ>4Β ? Ι Ο , ι 5 , 5 ? = Ε 0? ≅, 1 5 8 5 1> Ι ΦΗ = Χ Δ ≅? = Ε <4>? < ΣΛ > = < ΙΚ吕<>Λ ΔΧ 4 Φ= Ε Γ Ι <对目 Ρ? Ι <Χ 5 − = = 5 ( 4ΑΧ 4 (Β Φ> = > >ϑ ΓΑ ≅ΦΙ卜> 4Ι %& > 5 − = = − 4ΑΧ 4 , ι Φ>ΟΦ, 衬, : ;一 :: 5( < > Δ? = , ∃ 5 2 5 8 ∀ 5 ∃ > ? < ;: : Δ4Χ = 4 ? ϑ ΦΕ Φ= ΔΦ≅< 4 ? <ΦΧ = Α ? ΙΦ=
Φ= Ρ Φ= < > 4 5 − (#∋ , ; 8 6∋ ∋ %7 [ ! 一 : 8 5
+ (∋ 0− 5 04ΧΒ > Ι Ι Ε > Ι ΦΗ = Λ ? = Γ ? ≅, ≅? = Ε < 4> ? <Λ > = < Χ Δ Λ Γ = Φ> ΣΦ0? ≅ Ρ ? Ι < >Ρ ? <> 4 , :一 ! 5
‘ 结 论
9 5 能量对快速渗滤土地处理冬季运行的限
制主要表现为影响系统的临界干周期 , 若有机
注 [本项工作是德国科学技术部、中国人与生物圈国家委
员会 、中国科学院和联合国教科文组织共同主持的国际生态
合作研究计划6#∋ , 07的一部分 5
& Χ < > [ Ν ΟΦΙ Ρ Χ 4Υ Ρ ? Ι 0> 讨。= 5 >Ε ? Ι 0?4< Χ Δ <Ο> # Χ 一 Χ 0> 4 ? Σ
<ΦΤ> ∋ >∗≅ Χ才> ? ≅ , > Ι >? 4Β 卜 04Χ 沁> < 6#∋ , 0 7 Ι ϑ Χ 5 Χ 4> Ε Α Κ <Ο >
/ > Ε > 4 ?≅ι Φ= ΦΙ <伴 ΔΧ 4 ,> Ι >? 4Β 卜? = Ε Ν >Β Ο = Χ ≅Χ ΗΚ 6⊥ι /Ν 7 Χ Δ <Ο>
/>Ε > 4 ?≅ , > ϑ Γ Α≅Φ> Χ Δ 2 > 4 Λ ? = Κ , <Ο> −Β ?Ε > Λ Κ Χ Δ (Β Φ>=Β > ΧΔ <Ο >
0>Χ ϑ≅> ‘: ,> 0Γ Α ≅Φ> Χ Δ # ΟΦ= ? , ? =Ε <Ο > ι ? = ? =Ε <Ο > ⊥ ΦΧΙ ϑΟ > 4 >
6ι −⊥ 7 04 ΧΗ 4 ? Λ Χ Δ + & ∋ ( #∗ 5