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《东华大学》 2008年
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构建湿地水力学参数最优化设计研究

吴应玲  
【摘要】: 构建湿地是应用于生活污水和工业废水净化处理的新型技术。它通过人工建立的半自然湿地生态系统中基质、湿地植物和基质内微生物三者的共同作用达到净化污水的目的,显示出了较好的净化效果。其水力学因素对于系统处理效果的影响较大。国内对于构建湿地系统的内部机理,特别是对水力学方面的研究较少,成为限制污水净化效果显著提高的主要原因。相对于构建湿地污水处理技术较成熟的国家,我国目前构建湿地的设计主要借助于传统的经验公式和实际工程经验,只有少数工作对湿地运行中和建造设计时的水力学问题有所关注,且尚未得到规律性结论。为此本文对构建湿地系统的重要水力学问题以及水力学参数的优化设计进行了较全面地研究,并提出了最优化的设计模型。 本文分析了水力学因素包括水力负荷、水力停留时间、系统水深等对湿地系统处理效果的影响。然后,引入了三个重要的构建湿地系统的设计模型,即基于达西流影响下的一级动力学模型、Monod反应动力学模型以及对流—弥散模型。进而通过实验确定了反应动力学模型的一些重要参数即去除速率常数k_v、达西定律中的水力渗透系数K以及对流—弥散模型中的水动力弥散系数D的值。最后研究了应用上述三种计算模型在构建湿地系统设计计算过程中的具体水力学优化方法。并应用新型的人工神经网络预测模型对构建湿地去除效果进行模拟。重点介绍了对流—弥散模型在构建湿地系统设计方法上的应用。 根据国内外构建湿地研究的大量文献调研,垂直流构建湿地系统相对于其他类型的构建湿地系统在污水处理效果、卫生条件和占地面积等方面具有优越性。因此,通过构建垂直流湿地小试系统来验证各种模型的预测效果,并对比分析不同设计模型之优缺点,从中找出最优化的水力学参数设计模型,即对流—弥散模型。研究表明对流—弥散模型在垂直流构建湿地系统中具有良好的预测性和可行性。为我国目前构建湿地设计中主要依靠经验,缺乏技术理论依据的情况提供一些参考。 以上研究可为构建湿地优化设计和高效运行提供参考,有助于构建湿地技术在污水处理实践中得到合理、有效地运用和不断地发展。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:X703

【参考文献】
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