[發明專利]一種預測流速對河道氨氮污染物降解速率影響的模型方法

在審

• 申請號: 202210280908.7
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114639448A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 王新偉;彭錦玉;黎艷;吳金柱;劉兵;李一凡;徐保建;張歡;孟繁芹;韓雯雯;褚帆;蘇廣昌;臧宇飛;黃玉瑩;王葉茁;謝沛良;馬琳燕
• 申請（專利權）人: 中國城市建設研究院有限公司
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G06F17/11;G06F30/20;G06T17/00;G06F111/10
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 劉楊

本發明提供一種預測流速對河道氨氮污染物降解速率影響的模型方法，屬于環境工程領域。本發明方法可以通過確定河道流速與氨氮濃度降解速率之間的定量模型關系；建立氨氮降解速率三維模型；根據生物填料布設方式對氨氮降解效果進行預測。本發明首次使用數學模型的方法對河道流速與氨氮降解速率進行定量化的研究，通過河道流速對氨氮降解速率的定量數學模型，可了解河道流速對氨氮降解影響的程度，可預測填料布設量對氨氮去除率的影響，從而更好的優化填料布設的方式及長度，提高氨氮去除率和河道凈化效果。從而推進河道污染原位生物修復中數學模型方法的發展和創新。本發明方法可用于河道或者湖泊等水體污染治理，應用廣泛。

技術領域

本發明屬于環境工程領域，具體涉及一種預測流速對河道氨氮污染物降解速率影響的模型方法。

背景技術

隨著我國經濟水平和城市化率的提高，環境污染日益嚴峻，我國河流污染狀況不容樂觀。我國河流污染以有機污染為主，主要污染物是氨氮、高錳酸鹽、揮發酚等，這些因素導致的水環境問題，具有影響范圍廣，危害嚴重，治理難度大等特征。

我國屬于缺水型發展中國家，水源安全也是社會發展的重要保障，所以污水處理非常重要。生物接觸氧化法是從一種常用的廢水生物處理法。在該工藝中污水與生物膜相接觸，在生物膜上微生物的作用下，可使污水得到凈化，因此又稱“淹沒式生物濾池”。實際應用中主要依據天然河床、人工填充濾料等載體上附著的生物膜，在人工輔助曝氣或者直接利用水中溶解氧的條件下，通過吸附、降解及過濾作用去除河水中的污染物。生物接觸氧化法具有有機負荷高、載體比表面積大、處理效率高等特點。生物接觸氧化工藝的生物膜系統極易受到河道流速的影響。水流狀態會影響生物膜表面與水體之間的傳質過程，從而影響污染物的降解過程。

因此，研究河道流速與污染物降解速率之間的關系，量化污染物降解速率和程度，是目前研究的方向之一，該研究可以幫助提高污染物的降解速率。然而，目前本領域尚未有建立河道流速與污染物降解速率之間的模型關系的相關報道。

發明內容

針對本領域現有技術的不足，本發明提供一種預測流速對河道氨氮污染物降解速率影響的模型方法。本發明目的就是建立河道流速與污染物降解速率之間的模型關系，量化污染物降解速率和程度，預測污染物降解的效率與載體的布設方式的關系。對河道流速變化及生物接觸氧化去除氨氮的過程進行量化，為填料布設及凈化效果預測提供理論依據。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案是：一種預測流速對河道氨氮污染物降解速率影響的模型方法，步驟如下：建立河道三維流速模型；在模型內固定生物填料；確定生物填料各位置的流速；建立流速與氨氮降解速率的關系模型；建立氨氮降解速率三維模型；然后，對生物填料的布設方式及氨氮去除效果進行預測。

具體地，所述預測流速對河道氨氮污染物降解速率影響的模型方法，步驟如下：

(1)確定河道基本參數，并建立河道流速三維模型；

(2)對河道水質進行測定；

(3)根據河道水質，進行模擬實驗；

(4)確定河道流速與氨氮濃度降解速率之間的定量模型關系；

(5)基于步驟(1)和(4)建立氨氮降解速率三維模型；

(6)根據生物填料布設方式對氨氮降解效果進行預測。

所述步驟(1)中，河道基本參數包括：長度、寬度、深度、液位、河道切面流速；所述河道切面流速包括斷面流速和垂線流速。將各數據一一對應，做出包含斷面流速分布和垂線流速分布的河道流速三維模型圖。

所述步驟(2)中，所述的水質測定內容包括：水溫、DO、氨氮、TP、TN和COD等。