[发明专利]一种预测流速对河道氨氮污染物降解速率影响的模型方法

说明书

本发明提供一种预测流速对河道氨氮污染物降解速率影响的模型方法，属于环境工程领域。本发明方法可以通过确定河道流速与氨氮浓度降解速率之间的定量模型关系；建立氨氮降解速率三维模型；根据生物填料布设方式对氨氮降解效果进行预测。本发明首次使用数学模型的方法对河道流速与氨氮降解速率进行定量化的研究，通过河道流速对氨氮降解速率的定量数学模型，可了解河道流速对氨氮降解影响的程度，可预测填料布设量对氨氮去除率的影响，从而更好的优化填料布设的方式及长度，提高氨氮去除率和河道净化效果。从而推进河道污染原位生物修复中数学模型方法的发展和创新。本发明方法可用于河道或者湖泊等水体污染治理，应用广泛。

技术领域

本发明属于环境工程领域，具体涉及一种预测流速对河道氨氮污染物降解速率影响的模型方法。

背景技术

随着我国经济水平和城市化率的提高，环境污染日益严峻，我国河流污染状况不容乐观。我国河流污染以有机污染为主，主要污染物是氨氮、高锰酸盐、挥发酚等，这些因素导致的水环境问题，具有影响范围广，危害严重，治理难度大等特征。

我国属于缺水型发展中国家，水源安全也是社会发展的重要保障，所以污水处理非常重要。生物接触氧化法是从一种常用的废水生物处理法。在该工艺中污水与生物膜相接触，在生物膜上微生物的作用下，可使污水得到净化，因此又称“淹没式生物滤池”。实际应用中主要依据天然河床、人工填充滤料等载体上附着的生物膜，在人工辅助曝气或者直接利用水中溶解氧的条件下，通过吸附、降解及过滤作用去除河水中的污染物。生物接触氧化法具有有机负荷高、载体比表面积大、处理效率高等特点。生物接触氧化工艺的生物膜系统极易受到河道流速的影响。水流状态会影响生物膜表面与水体之间的传质过程，从而影响污染物的降解过程。

因此，研究河道流速与污染物降解速率之间的关系，量化污染物降解速率和程度，是目前研究的方向之一，该研究可以帮助提高污染物的降解速率。然而，目前本领域尚未有建立河道流速与污染物降解速率之间的模型关系的相关报道。

发明内容

针对本领域现有技术的不足，本发明提供一种预测流速对河道氨氮污染物降解速率影响的模型方法。本发明目的就是建立河道流速与污染物降解速率之间的模型关系，量化污染物降解速率和程度，预测污染物降解的效率与载体的布设方式的关系。对河道流速变化及生物接触氧化去除氨氮的过程进行量化，为填料布设及净化效果预测提供理论依据。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种预测流速对河道氨氮污染物降解速率影响的模型方法，步骤如下：建立河道三维流速模型；在模型内固定生物填料；确定生物填料各位置的流速；建立流速与氨氮降解速率的关系模型；建立氨氮降解速率三维模型；然后，对生物填料的布设方式及氨氮去除效果进行预测。

具体地，所述预测流速对河道氨氮污染物降解速率影响的模型方法，步骤如下：

(1)确定河道基本参数，并建立河道流速三维模型；

(2)对河道水质进行测定；

(3)根据河道水质，进行模拟实验；

(4)确定河道流速与氨氮浓度降解速率之间的定量模型关系；

(5)基于步骤(1)和(4)建立氨氮降解速率三维模型；

(6)根据生物填料布设方式对氨氮降解效果进行预测。

所述步骤(1)中，河道基本参数包括：长度、宽度、深度、液位、河道切面流速；所述河道切面流速包括断面流速和垂线流速。将各数据一一对应，做出包含断面流速分布和垂线流速分布的河道流速三维模型图。

所述步骤(2)中，所述的水质测定内容包括：水温、DO、氨氮、TP、TN和COD等。