Show simple item record

Моделирање транспорта микрополутаната у биофилтерским системима за третман кишних вода

dc.contributor.advisorDeletić, Ana
dc.contributor.otherJaćimović, Nenad
dc.contributor.otherProdanović, Dušan
dc.contributor.otherNaunović, Zorana
dc.contributor.otherLekić, Branislava
dc.creatorRanđelović, Anja
dc.date.accessioned2017-05-22T12:03:38Z
dc.date.available2017-05-22T12:03:38Z
dc.date.available2020-07-03T08:29:32Z
dc.date.issued2016-07-16
dc.identifier.urihttp://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=4943
dc.identifier.urihttp://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/8086
dc.identifier.urihttps://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:15509/bdef:Content/download
dc.identifier.urihttp://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=48822799
dc.description.abstractBiofiltration systems, also known as bioretentions or rain-gardens, are widely used for stormwater treatment. In order to successfully design biofilters, it is important to improve models that can predict their performance. This thesis presents a rare model that can simulate removal of a wide range of micro-pollutants from stormwater by biofilters. The model is based on (1) a bucket approach for water flow simulation, and (2) advection/dispersion transport equations for pollutant transport and fate. The latter includes chemical non-equilibrium two-site model of sorption, first-order decay, and volatilization, thus is a compromise between the limited availability of data (on stormwater micro-pollutants) and the required complexity to accurately describe the nature of the phenomenon. The model was calibrated and independently validated on two field data series collected for different organic micro-pollutants at two biofilters of different design. This included data on triazines (atrazine, prometryn, and simazine), glyphosate, and chloroform. The data included variable and challenging biofilter operational conditions; e.g. variable inflow volumes, dry and wet period dynamics, and inflow pollutant concentrations. The model was able to simulate water flow well, with slight discrepancies being observed only during long dry periods when, presumably, soil cracking occurred. In general, the agreement between simulated and measured pollutographs was good. As with flows, the long dry periods posed a problem for water quality simulation (e.g. simazine and prometryn were difficult to model in low inflow events that followed prolonged dry periods). However, it was encouraging that pollutant transport and fate parameters estimated by the model calibration were in agreement with available literature data. This suggests that the model could probably be adopted for assessment of biofilter performance of other stormwater micro-pollutants (PAHs, phenols, phthalates, etc.). The model, therefore, could be applied in practice for sizing of biofilter systems and their validation monitoring, when used for stormwater harvesting. The model was run with laboratory data from batch studies (fluorescein as referent pollutant) and column studies (herbicides: atrazine, prometryn, simazine, glyphosate). A procedure was developed for the estimation of parameters from batch studies, and a regular calibration method was used for parameter estimation from column tests. Parameters for both sorption and degradation were found to be underestimated from batch studies. This is hypothesized to be due to differences in the water to soil ratio in batch studies, when compared to the field. The sorption parameters estimated from columns were also somewhat underestimated, and when used with the model produced higher outflow pollutant concentrations. This is especially the case with glyphosate, and only slightly with the triazines. Column studies also indicate less-kinetic-sorption behaviour when compared with the field data. It is hypothesized that kinetic sorption behaviour on the field may be apparent, and a consequence of the assumption that the flow is one dimensional, when in reality it is not, leading to conclusion that the kinetic behaviour is due to structural heterogeneity of the biofiltration material, rather than chemical. Uncertainty analysis was conducted using GLUE methodology that pointed the most sensitive parameters: soil-water partitioning coefficient and fraction of sites prone to instantaneous sorption. Additionally, the predictive uncertainty was assessed by making 95% confidence intervals for model predictions, and it suggested that the model is sound.sr
dc.description.abstractБиофилтерски системи, познати и као биоретензије или кишне баште, се често користе за третман кишних вода. Да би биофилтери били успешно пројектовани, неопходно је побољшање модела који могу да предвиде њихово понашање. Ова дисертација садржи модел који може да симулира отклањање шире групе микрополутаната из кишних вода помоћу биофилтера. Модел је базиран на (1) методи линеарних резервоара којима се описује ток воде и (2) адвективно-дисперзивне транспортне једначине за транспорт микрополутаната. Транспортна једначина садржи и модел за хемијски неуравнотежену двостепену сорпцију, биоразградњу по реакцији првог реда, и волатилизацију, и тако представља компромис између ограничених података (о микрополутантима у кишном отицају) и неопходне сложености да се опише природа феномена. Модел је калибрисан и независно верификован на две серије теренских података прикупљене за различите органске микрополутанте на два биофилтера. Подаци су о триазинима (атразин, прометрин, симазин), глифосату, и хлороформу. Подаци обухватају оперативне услове који су варијабилни и изазовни: варијабилне запремине воде на улазу у биофилтер, различиту динамику сушних и кишних периода и варијабилне концентрације загађивача у кишној води. Модел је успешно симулирао ток воде, са разликама у мереним и симулираним вредностима протока уочљивим у периодима после дугих суша, када је земљиште испуцало. Слагање између симулираних и мерених полутограма је било углавном добро. Као и са протоцима, дуги сушни периоди су представљали проблем и за симулације квалитета воде (нпр. симазин и прометрин нису најбоље моделирани у периоду маловодних кишних епизода које су уследиле после дугог сушног периода). Међутим, било је охрабрујуће да су параметри модел за транспорт полутаната оцењени путем калибрације били у сагласности са вредностима у литератури. Ово даје назнаке да би модел могао да се користи и за симулирање понашања других микрополутанта (полицикличних угљоводоница, фенола, фталата, итд.) у биофилтерима. Модел би, дакле, могао да се примени и у пракси за димензионисање биофилтерских система и валидациони мониторинг. Модел је испробан и са лабораторијским подацима са batch тестова (флуоресцеин као референтни микрополутант) и са колона (хербициди: атразин, прометрин, симазин и глифосат). Развијена је процедура за процену параматера модела коришћењем података са batch тестова, а подаци са колона су коришћени за калибрацију модела. Параметри модела који описују сорпцију и биоразградњу одређени помоћу batch тестова су били мало потцењени. Сматра се да је узрок томе различит однос земљиште-вода који је примењен у тестовима у односу на онај који се налазио на терену. Сорпциони параметри одређени са колона су такође били мало потцењени, и давали су веће излазне концентрације микрополутаната. Ово је посебно случај са глифосатом, и мало мање са триазинима. Подаци са колона су показали да се у њима одвија процес сорпције који има далеко мање карактеристику кинетике, него оно што су показали подаци са терена. Сматра се да је кинетика сорпције на терену вероватно привидна, и да је последица претпоставке да је ток воде кроз биофилтер једнодимензионалан. Такође се сматра да је један од разлога за привидно кинетичке карактеристике сорпције на терену структурална хетерогеност биофилтерског материјала, а не хемијска (што је претпоставка модела). Анализа неодређености је спроведена коришћењем GLUE методологије која је указала на најосетљивије параметре модела: коефицијент партиције и проценат сорпционих места која су склона инстант сорпцији. Додатно, направљен је 95% интервал поверења, који је показао да је већина мерења добро обухваћена моделом.en
dc.formatapplication/pdf
dc.languageen
dc.publisherУниверзитет у Београду, Грађевински факултетsr
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/MESTD/Technological Development (TD or TR)/37010/RS//
dc.rightsopenAccessen
dc.sourceУниверзитет у Београдуsr
dc.subjectstormwater biofiltersr
dc.subjectбиофилтер за третман кишних водаen
dc.subjectмоделирање микрополутанатаen
dc.subjectатразинen
dc.subjectсимазинen
dc.subjectпрометринen
dc.subjectглифосатen
dc.subjectхлороформen
dc.subjectанализа неодређеностиen
dc.subjectmicropollutant modellingsr
dc.subjectatrazinesr
dc.subjectsimazinesr
dc.subjectprometrynsr
dc.subjectglyphosatesr
dc.subjectchloroformsr
dc.subjectuncertainty analysissr
dc.titleModelling transport of micropollutants in biofiltration systems for stormwater treatmentsr
dc.title.alternativeМоделирање транспорта микрополутаната у биофилтерским системима за третман кишних водаen
dc.typedoctoralThesis
dc.rights.licenseBY-NC-ND
dcterms.abstractДелетић, Aна; Јаћимовић, Ненад; Лекић, Бранислава; Продановић, Душан; Науновић, Зорана; Ранђеловић, Aња;
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/4271/Disertacija.pdf
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/4272/IzvestajKomisije9283.pdf


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record