垂直流人工湿地质流输氧机理研究及系统模型构建

摘要

随着社会主义新农村建设的推进和城郊住宅小区的增加，这些远离城市排水管网的小规模生活污水处理也迫切需要一种切实可行的方法。人工湿地污水处理工艺以其低投资、低运转费、低能耗等优点，逐渐受到人们的重视。尤其是垂直流人工湿地综合了自由表面流人工湿地和潜流人工湿地的优点，具有很好的净化效果和较强的脱氮能力。人工湿地不同于常规的污水生物处理技术，以自然传输过程供给的氧与湿地中氮的去除有很大的关系。本文研究了垂直流人工湿地中质流输氧的机理，探讨了运行方式对垂直流人工湿地氧传输的影响，利用系统动力学原理对垂直流人工湿地运行机理进行分析，建立了垂直流人工湿地系统动力学仿真预测模型，并利用实际小型垂直流人工湿地系统进行了验证，得出以下主要结论： (1)在垂直流人工湿地中存在质流输氧现象，使得床体中的氧含量较其他湿地高，硝化反应被促进，氨态氮的去除率相对较高。床体中水向下的渗流和空气进入床体的质流过程均符合达西定律，且两者之间有直接因果关系，每天以质流方式进入湿地床的氧气量与每天湿地的排水量具有线性关系。 (2)在进水负荷一定的情况下，污水应该以间歇的方式分批投配。每天进水两次污水入渗所需时间累计值最短，为3.7个小时，即系统隔绝空气的时间最短，氧传输效果最佳。 (3)利用系统动力学原理将垂直流人工湿地系统作为一个完整的生态系统分析，通过分析碳循环、氮循环、溶解氧、自养微生物、异养微生物和湿地储水总量的六个子系统及其相互关系，较为全面的考虑了垂直流人工湿地内部运行规律及进水水质、外界温度等各类因素对出水水质的影响，得出湿地中碳循环、氮循环和溶解氧三者之间具有强烈的相互影响关系，微生物的生长参数对污染物的去除具有较大影响。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

2质流输氧机理试验研究

3运行方式对垂直流人工湿地氧传输的影响

4基于SD的垂直流人工湿地模型

4.1人工湿地的初级模型

4.2系统动力学简介

4.3基于系统动力学的垂直流人工湿地模型

4.4实例分析

4.5结论

5结论与建议

参考文献

附录

致谢

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