垂直流人工湿地水力学规律与数学模型研究.pdf

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1、华中科技大学博士学位论文垂直流人工湿地水力学规律与数学模型研究姓名：芦秀青申请学位级别：博士专业：市政工程指导教师：沈韫芬；陶涛2010-05-31 华中科技大学博士学位论文不均匀使得水流出现短流，湿地上部有效空间不能充分发挥。因此在保证处理效果的前提下，提高布水均匀性，可适当提高系统的水力负荷率。在反应器流动特性模型和污染物去除一级动力学模型研究方面：采用若干串联的完全混合反应器模型对间歇进水垂直流人工湿地的停留时间分布曲线进行了拟合，揭示了间歇进水垂直流人工湿地的流动特性类似于3个串联的完全混合反应器水流特点。建立在理想推流反应器或3个串联的完全混合反应器基础上的污染

2、物降解一级动力学模型可以模拟间歇进水VFCW系统有机物、氨氮和总氮去除效果，得出了有机物、氨氮、总氮的一级反应速率常数和背景浓度值以及一级反应速率常数温度修正系数。在二维动态水力学模拟方面：采用地下水模拟软件HYDROUS-2D对间歇进水垂直流人工湿地不同工况下出水流量、出水累计流量和停留时间分布进行了模拟，提出了适用于模拟石英砂为填充基质的垂直流人工湿地系统的水力学参数值，为垂直流人工湿地的水力学模型深入研究提供了基础的经验数据，为人工湿地对污染物去除机理模型提供了水力学模拟平台。在污染物降解机理模型研究方面：以二维动态水力学模型为基础，借鉴活性污泥模型、两步硝化模型提

3、出了能够描述垂直流人工湿地多组分污染物迁移转化的简单机理模型。通过与实际监测数据的对比，验证了该机理模型对实验系统有机物、氮污染物、无机磷去除效果模拟的有效性和各组分在湿地系统内动态规律变化。通过以上研究，加强了间歇进水垂直流人工湿地内部水流规律的认识，提供了垂直流人工湿地系统优化设计和优化运行的理论、技术支持以及实践经验，加深了人工湿地内部过程和机理的理解和洞察，促进人工湿地数学模型的发展，为人工湿地进一步的研究提供新的思路和方法，为人们解决与其相关的其它课题提供经验和依据，从而推动这一高效、低耗、生态技术的广泛应用。关键词：垂直流人工湿地间歇进水水力学停留时间分布数学

4、模型污染物机理II 华中科技大学博士学位论文AbstractConstructedwetlands(CWs)forwastewatertreatmentwiththeadvantagesofsimplenessofequipment,lowcostofconstruction,operationandmaintancehavebeenthrivedat1970’s.Especiallyverticalsubsurfaceflowconstructedwetlands(VFCWs)withintermittentfeedingareincreasinglyuseddurin

5、gthelastseveralyearsduetotheirgoodefficiencyregardingtheremovalofnitrogen.However,thereisalackofunderstandingindetailaboutthetransformationandeliminationprocessesofpollutantsinCWs.Mostoftheirdesignandoperationarestillbasedon‘rulesofthumb’,leadtoaquitedifferentremovaleffectorunsuccesfuluse

6、andresultindiscouragingthedevelopmentandapplicationofCWs.AimstoVFCWwithintermittentfeeding,somestudieswereconducteded.Firstly,toinvestigatethehydraulicbehaviorsonuseofmodifiedresidencetimedistribution(RTD)theoryandhydraulicefficiencyandtodiscussthepotentialeffectshydraulicconditionhasonpo

7、lltantsremoval.Secondly,todeterminetheflowpatternandtheregularityofwetlandpollutantreductionbyreproducingtheexperimentalRTDandfirst-orderremovalkineticsmodelsutilizingreactiontheoryandtopresentfirstorderremovalrateconstants.Thirdly,tosimulatedynamichydraulicbehavior