垂直流人工湿地系统中水流规律的研究_付贵萍

文章编号:0253-2468(2001)-06-0720-06中图分类号:X143文献标识码:A垂直流人工湿地系统中水流规律的研究付贵萍1,吴振斌1,任明迅1,贺锋1,AlexPressl2,ReinhardPerfler2(1.中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072;2.维也纳农业大学,奥地利)摘要:对一种新型的垂直流人工湿地系统的水流特性进行了研究.考察了系统的运行状况及介质中滞留区的分布范围,并且运用化学工程中反应器理论,采用示踪剂试验的方法得到了垂直流人工湿地系统的停留时间分布与污水的实际停留时间.根据水流停留时间分布函数对系统实际液流流态进行了数学模拟,提出二级串联的理想完全混合反应器(CSTR)模型能够较好地模拟垂直流人工湿地系统中水流的流动形态.关键词:垂直流人工湿地;水流分布;示踪剂;完全混合反应器(CSTR)Studiesonthehydraulicpatternofthevertical-flowconstructedwetlandFUGuiping1,WUZhenbin1,RENMingxun1,HEFeng1,AlexPressl2,ReinhardPerfler2(1.StateKeyLaboratoryofFreshwaterEcologyandBiotechnology,InstituteofHydrobiology,ChineseAcademyofSciences,Wuhan430072;2.UniversityofAgriculturalSciences,Vienna,Austria)Abstract:Thehydraulicpatternofthevertical-flowconstructedwetlandwasstudiedinthispaper.Theperformanceofthesystemandthedeadspaceinthesubstratewasinvestigatedfirstly.Theactualretentiontimewasdeterminedbythetracerexperiment.Accordingtotheretentiontimedistributioncurveinthevertical-flowconstructedwetland,theactualflowpatternismodeledanditisfoundthattwoidealcontinuouslystirredtankreactors(CSTR)inseriescansimulatetheflowpatternofthevertical-flowconstructedwetlandadequately.Keywords:vertical-flowconstructedwetland;hydraulicpattern;tracer;continuouslystirredtankreactor(CSTR)收稿日期:2000-09-26;修订日期:2001-04-25基金项目:国家杰出青年科学基金(39925007);欧盟国际科技合作项目(ERBIC18CT960059)作者简介:付贵萍(1970—),女,助理研究员(博士生)1前言人工湿地系统是在长期应用天然湿地净化功能基础上发展起来的水净化资源化生态工程处理技术.具有投资少、处理效果好、能耗少等优点,可作为污水二级处理的替代技术[1,2].国外人工湿地的应用始于20世纪70年代初,近10年来发展十分迅速,现已在美国、澳大利亚和欧洲等10多个国家和地区得到广泛应用[3—5].我国自“七五”开始开展了人工湿地小试、中试到实用规模的试验,取得了人工湿地工艺特征、技术要点及工程参数等研究成果[6,7].本文所研究的垂直流人工湿地是一种新型的具有独特下行流—上行流复合水流方式的构建湿地系统.同其他类型人工湿地一样,垂直流人工湿地系统的水流状态是维持系统正常运行、使系统充分发挥净化效果的重要因素.由于目前对湿地水流状况并未完全掌握[8,9],导致人工湿地的构筑设计往往要借助实践经验[9],从而造成了各地人工湿地的净化效率差异很大.本文对垂直流人工湿地系统中水流分布进行了考察与研究,运用化学工程中反应器理论研究了系统中的停留时间分布,并进一步对湿地中流体的流动形态进行了数学模拟,以此加深对垂直流人工湿地工艺特点的认识,促进湿地“黑箱”净化机理的研究,有助于人工湿地技术在污水处理中合理、有效地运用和不断发展.第21卷第6期2001年11月环境科学学报ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.21,No.6Nov.,2001DOI:10.13671/j.hjkxxb.2001.06.0152材料与方法2