每个生物滞留系统的核心是捕获和固定污染物的介质,这些污染物随后被分解、挥发并融入系统的微观/宏观动植物群的生物量中。当不合格介质过早旁路导致流速降低时,生物保留介质不能成为系统的核心,不能去除预期的污染物负荷。由于过多的有机材料或淤泥和粘土、细骨料尺寸、受污染的源材料或混合物中缺乏均匀性,生物保持介质并不总是满足水力设计速率。生物保存介质自然包含成分可变性,因为成分来源于天然产品,并且介质生产是一个批处理过程。遵循质量保证和控制(QA/QC)措施,确保工程介质成分满足特定的水力目标,这对于持续的性能成功至关重要。
生物保留系统,如沟槽或盆地,通常采用基于体积的尺寸和池塘或储存水质设计体积高于土壤或介质表面,以减少体积。为了提高设计风暴储水的水质,有时既采用介质以上的储水容积,也采用介质的孔隙体积来确定储水容积,更加注重合格介质。最重要的是,生物保留介质需要达到预期效果,以防止上游系统被水淹没和/或绕过未经处理的体积。因此,在设计条件下对介质进行水力导电性质量控制测试,可确保生物滞留系统按预期运行。
利用柱或渗透计进行的实验规模实验室测试是评估水力导电性的常用方法,如ASTM D2434-68(颗粒土的渗透性)和ASTM D7664(测量非饱和土壤的水力导电性的标准试验方法)。渗透速率与水力导电性存在显著差异,因为它受到介质表面和介质深度的头部发育的影响,达西定律描述了这种关系。导电性是土壤含水量的函数,因此饱和导电性(K坐)是比较保守的非饱和导电性方法,因为K坐表示风暴事件期间的典型媒体条件。K坐是华盛顿州生态部门的技术评估协议-生态(TAPE)计划用于评估雨水处理技术的必要参数。
渗透系数,K, is a parameter in the Darcy’s Law equation where, is the volume flowrate, is the cross-sectional area, is the length of the flow path, andΔh=(ℎ1−ℎ2)为驱动头(图1)。
图1:测试列插图
实验室测定水力导电性需要多次循环测试,因为压实和饱和度的变化都会改变所观察到的水力导电性。每次水力试验都需要精确监测流量和水位测量。
应在饱和条件下对整个介质剖面深度进行测试,以确保整个介质床的流量达到最大容量。底漏测试确保底漏桥接介质和功能符合设计要求。干性生物保留介质的初始渗透性非常快,随着介质变湿和有机物膨胀,渗透性会降低。假设水头恒定,一段时间后渗透速率将达到平衡,接近底层介质的内部渗透率K坐。入渗速率与时间的关系如图2所示。
图2:等水头条件下介质达到饱和时,时间对渗透速率的影响
在一年的时间里,康泰克研发部门进行了数百次液压实验室测试,以确保每个生物保留介质批次符合设计规范。导电性测试不仅在设计规范的初始验证中很有用,而且在原材料或供应商随时间变化的情况下,也可以作为持续的质量控制措施。
图3:自动水力导电性测试系统的用户界面
Contech研发的一种创新的液压评估方法可以通过自动化来改善耗时的手动过程。渗透率评估确定现在是一个自动化的过程,允许用户有很大的灵活性。测试可以在预定时间独立启动,测试参数由用户输入。对于每个柱,软件独立控制泵,记录所有传感器数据,实时显示数据(图3),计算感兴趣的值,并以方便的报告格式保存数据。液压测试装置的自动化提高了实验吞吐量,减少了人为错误的机会。自动化系统的功能支持介质生产的液压QA/QC评估。