潛流濕地對典型選控性有機污染物去除

摘要：建立潛流濕地有機污染物遷移轉化模型，采用多孔介質(zhì)模型描述潛流濕地的水力特性，并引入Monod方程相耦合，實(shí)現對濕地系統內部流場(chǎng)及水質(zhì)濃度的同時(shí)模擬。通過(guò)實(shí)驗，校核模型參數，并驗證模型。結果表明，該模型能較好模擬潛流濕地中有機污染物的去除效果；計算條件下，在不同基質(zhì)填料的潛流濕地中都會(huì )出現滯水區和快速通道，影響水力效率與污染物去除效果；預測了不同填料系統中7種典型選控性有機污染物的去除效果，其處理效率：苯胺 >苯酚 >二甲苯 >甲苯 >苯 >硝基苯 >氯苯，可通過(guò)優(yōu)選填料提高吸附量和延長(cháng)停留時(shí)間來(lái)提高選控性有機物的處理效果。

人工濕地已被廣泛應用于各種類(lèi)型廢水的處理，不僅能夠處理氮、磷等營(yíng)養元素，而且還可以降解有機污染物。目前國內外已開(kāi)展了大量關(guān)于濕地對城鎮生活污水、農業(yè)徑流等方面有機污染物的去除研究。隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)的集聚和經(jīng)濟發(fā)展，濕地系統已開(kāi)始應用于對工業(yè)達標排放廢水的處理與凈化，如上�；瘜W(xué)工業(yè)區濕地和天津臨港工業(yè)區濕地等。

由于工業(yè)廢水的復雜性，常含有多種致毒、致癌和致畸作用的特殊有機化合物，直接影響人體健康和受納水體的水質(zhì)，因此，《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準（GB18918-2002）》和《污水綜合排放標準（GB8978-1996）》中，除,EC外，將35種有機化合物列入選控性污染物的名單中。有關(guān)人工濕地降解選控性污染物的定量研究還很缺少，目前僅涉及其中部分污染物，如苯、多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴等。

分析其原因，一方面是濕地微生物對此類(lèi)持久性有機污染物的降解過(guò)程復雜且緩慢，實(shí)驗周期太長(cháng)，難于實(shí)施；另一方面缺乏準確而實(shí)用的數學(xué)模型對選控性有機物在濕地中降解過(guò)程進(jìn)行分析，已有的幾種典型的濕地模型（如“黑箱”模型、衰減模型、一級動(dòng)力學(xué)模型和生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型）或相關(guān)商業(yè)軟件（如CW2D模型、MIKE21與SMS地表水模型）也主要用于研究對常規有機污染物的降解。

眾所周知，在人工濕地中污染物的去除主要通過(guò)植物-土壤-微生物的綜合作用，就有機污染物去除而言，微生物降解與填料吸附起著(zhù)核心作用。由于一般濕地植物也主要通過(guò)在其根系附近土壤中所富集的微生物來(lái)實(shí)現對有機污染物的去除，因此，本研究重點(diǎn)考慮填料吸附、微生物降解和水力特性的影響，建立定量描述有機污染物在潛流濕地中遷移與去除的數學(xué)模型，篩選典型選控性有機污染物，校核模型參數，并實(shí)測濕地以驗證模型，對不同類(lèi)型填料潛流濕地的水力變化和濃度變化情況進(jìn)行分析，預測典型選控性有機污染物的去除效果，期望能為濕地系統對選控性污染物的去除研究提供科學(xué)資料和技術(shù)方法。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

1數學(xué)模型

1.1模型建立

采用傳質(zhì)模型實(shí)現水力學(xué)、污染物降解和吸附過(guò)程的耦合模擬。其中水力學(xué)模型選擇多孔介質(zhì)模型模擬潛流人工濕地中的多孔介質(zhì)流，假設污染物各相在濕地基質(zhì)中的流動(dòng)和傳質(zhì)是在恒溫下進(jìn)行的，不考慮基質(zhì)水分散失，有機污染物去除僅考慮生物降解和填料的吸附作用，模型描述如下：

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