人工湿地去污模型的统一结构特征(6)

4的典型降解曲线。经计算,统一去污模型在m =n =0、m =n =1分别对应于零级动力学模型、Monod 模型,在m =n =1.2、m =n =2.7时适用于表征k 1,V =0.52和k 1,V =0.23的一级动力学模型对应的降解曲线。0.23、0.52是k 1,A 取全球平均值和典型空隙率、水深求算而得的典型值,当其在[0123,0.52]中取值时,一级动力学模型描述的NH +4的降解过程都可统一去污模型表征

。图3　潜流湿地中NH +4和BOD 5的典型降解曲线

Fig .3　Typ ical curves for NH +4and BOD 5degradati on in Subsurface fl ow constructed wetlands

图3b 曲线为现行去污模型所表征的潜流湿地中BOD 5的典型降解曲线[4]。由于潜流湿地去除BOD 5的Monod 模型和零级动力学模型多数仅是理论探讨,模型参数值没有明确,所以此处仅通过一级动力学模型来获取潜流湿地去除BOD 5的典型降解过程。0.17、6.11分别为目前见诸文献的k 1,V 的最小值和最大值,对应的一级动力学模型表征的BOD 5的解过程可分别用统一去污模型在m =n =2.0时和m =0.4,n =1.0时描述。统一去污模型在m =1.0,n =1.4时对应于k 1,V =0.84时的一级动力学模型。由于k 1,V 的大部分文献值

比0.84大,因此相应的一级动力学模型所表征曲线大多趋向于折线,此时一般m ≤1。

潜流湿地去除BOD 、NH +4的机理各不相同,其去除能力也大不一样。现行去污模型多通过改变模型参数值加以区分,但由于参数值稳定性差,在应用上存在许多困难。统一去污模型不仅可以通过调整结构参数获得各种模型的对应结构,而且能够更精确、系统地反映不同的去污机理。从统一去污模型的角度来看,NH +4主要通过自养细菌好氧作用去除,而自养细菌对溶解氧浓度更敏感,其氧气K 值比一般的溶解氧浓度高很多,所以通常考虑氧气的限制作用而采用双营养物制约的模式

[6],即统一去污模型中取m =n =2。另外,有机化合物对硝化细菌有毒性作用,而亚硝化菌作为硝化过程链最薄弱的环节,比硝化菌更容易受到有机抑制剂的影响。这些抑制影响大多以非竞争性方式进行[6],因而双营养物制约的模式也是必要的。当需要同时考虑氧气和有机物的抑制作用时(这在实际中相当普遍),则要引入三重Monod 模型,对应于统一去污模型取m =n =3时的情形。用统一公式表征潜流湿地NH +

4的实际降解曲线时,一般m >1,且多数情况下m =n ,表明氧气或有机物的限制作用是经常存在的。由于各人工湿地系统中氧气和有机物浓度以及它们的抑制作用有

2341　生　态　学　报　　　27卷

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