人工湿地水动力学与生化反应动力学耦合模型研究

人工湿地广泛应用于生活污水、工业废水、农业废水的处理以及富营养化水体的生态恢复。但其设计与运行依然建立在经验的基础上，相关的生物学、水力学、化学过程等未得到全面、细致的了解和掌握，黑箱现象依然存在。本项目针对人工湿地中水、空气及污染物三相耦合流场特征和污染物净化机制，以多孔介质流水力学模型和活性污泥模型为基础，开展人工湿地水动力学、生化反应动力学耦合模型基础研究。研究内容主要包括：探讨人工湿地固-液-气耦合流场特性和污染物净化机制，构建多组分、多参数的水动力学、生化反应动力学耦合模型；监测人工湿地小试系统相关水质指标和水力学、生物学参数；以实测数据为基础，对构建的数学模型进行校正。本项目的研究成果，将进一步促进人们对湿地内部机理与过程的深入理解，具有很强的理论意义；而且可利用该模型对现有的设计标准与运行规范进行优化，具有较强的应用价值。

人工湿地广泛应用于生活污水、工业废水、农业废水的处理以及富营养化水体的生态恢复。然而人工湿地各种去污机理和途径尚未得到全面、细致的了解和掌握，大多人工湿地的设计与运行依然建立在经验的基础上。本项目针对人工湿地中水、空气及污染物三相耦合流场特征和污染物净化机制，以多孔介质流水力学模型和活性污泥模型为基础，开展了人工湿地水动力学、生化反应动力学耦合模型的基础研究。. 本项目研究首先从水力学角度利用改进型停留时间分布曲线和水力学效率研究了人工湿地的水流规律，讨论了水力条件对湿地净化效果的影响，同时以多孔介质流水动力学模型为基础，探讨了人工湿地固、液、气三相流动特性和C、N、P、污染物净化机制； 第二，以地下水模拟软件HYDRUS、CWM1和活性污泥动力学模型为基础构建人工湿地水动力学、生化反应动力耦合简化机理模型；第三对已有垂直流和水平流人工湿地进行改造，运行小试系统，监测相关水质指标和生物学参数，总结化学计量系数、污水水质特征、模型动力学参数表征和估测方法；最后以人工湿地系统物理模型运行和监测数据为基础，实现对两种不同类型湿地内部水流、空气和污染物降解过程的动态模拟和模型检校。.本项目的研究成果，有助于加深了人们对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，具有很强的理论意义；而且可利用该模型对现有的设计标准与运行规范进行优化，具有较强的应用价值。从而推动这一高效、低耗、生态技术的广泛应用。