非穩(wěn)態(tài)條件下人工濕地有機(jī)物的去除效果研究與模擬.pdf

1、人工濕地污水處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)和城市雨水徑流處理等非點(diǎn)源污染控制領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。然而，目前的污水處理理論通常建立在穩(wěn)態(tài)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)于進(jìn)水水量、水質(zhì)變動(dòng)的非穩(wěn)態(tài)條件下的污水處理目前仍缺乏完善的基礎(chǔ)理論和研究方法。因此，分析非穩(wěn)態(tài)條件對(duì)人工濕地污染物去除的影響機(jī)制，探索非穩(wěn)態(tài)條件下人工濕地污染物去除規(guī)律，對(duì)促進(jìn)人工濕地在面源污染控制領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。
　　論文以水平折流人工濕地和豎向折流人工濕地為研究對(duì)象，在前期非穩(wěn)態(tài)多點(diǎn)示

2、蹤劑流態(tài)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)各典型非穩(wěn)態(tài)條件下人工濕地有機(jī)物去除效能試驗(yàn)，分析了非穩(wěn)態(tài)下人工濕地的水流規(guī)律及其對(duì)除污反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響機(jī)制，將非穩(wěn)態(tài)水動(dòng)力學(xué)特征與除污一級(jí)生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)耦合，建立了基于停留時(shí)間分布的人工濕地有機(jī)物去除模型，并對(duì)模型進(jìn)行了參數(shù)率定、驗(yàn)證和分析。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，豎向折流人工濕地與水平折流人工濕地在5倍單峰、8倍單峰、5倍雙峰三種水量沖擊和初始沖刷特征的非穩(wěn)態(tài)進(jìn)水條件下，有機(jī)物去除效果良好，CODCr、T

3、OC、DOC的次平均出水濃度EMC值分別小于40mg.L-1、20mg.L-1、17mg.L-1，水平折流人工濕地對(duì)有機(jī)物指標(biāo)的次平均去除率均大于50％，豎向折流人工濕地對(duì)有機(jī)物指標(biāo)的次平均去除率均大于48%。CODCr的次平均出水濃度EMC值均能達(dá)到地表水環(huán)境 V類(lèi)水質(zhì)（GB3838-2002）標(biāo)準(zhǔn)和城市綠化雜用水（GB/T18920-2002）及河道類(lèi)觀賞性景觀環(huán)境用水標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18921-2002）。相同非穩(wěn)態(tài)條件下，水平折流

4、人工濕地有機(jī)物次平均去除率高于豎向折流人工濕地，但豎向折流濕地面積負(fù)荷率更高；從抗沖擊負(fù)荷看，水平折流人工濕地出水污染物濃度穩(wěn)定時(shí)間短，抗沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)。兩種人工濕地污染物的出水濃度過(guò)程均受進(jìn)水水量和水質(zhì)變化的雙重影響，但水量的沖擊較水質(zhì)的波動(dòng)對(duì)出水污染物濃度變化的影響更為顯著。
　　建立了人工濕地基于停留時(shí)間分布的污染物去除模型，用于模擬非穩(wěn)態(tài)條件下人工濕地的污染物出水濃度過(guò)程（出水濃度隨時(shí)間的變化）。模型的數(shù)學(xué)概念為人工濕地

5、出水濃度隨時(shí)間變化的列向量 C(t)等于停留時(shí)間分布矩陣 X與一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)列向量 F(t)的乘積。模型主要參數(shù)為濕地的停留時(shí)間分布C'(φ)與一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)kv=（d-1）。其中停留時(shí)間分布C'(φ)可由RTD分布CSTRs+PFD并聯(lián)模型計(jì)算。當(dāng)模型參數(shù)取值為速率常數(shù)kv=5.63d-1，RTD分布參數(shù)z=0.324，f=0.890，n=2.2，D=0.279時(shí)，水平折流人工濕地基于停留時(shí)間分布的DOC去除模型能良好地預(yù)測(cè)出水DO