水體紊動(dòng)對(duì)泥沙吸附解吸磷的影響研究.pdf

1、泥沙是污染物運(yùn)動(dòng)的主要載體,泥沙的懸揚(yáng)、沉降及輸送對(duì)污染物的遷移運(yùn)動(dòng)有著重要影響,這種影響主要表現(xiàn)為泥沙對(duì)污染物的吸附和解吸過(guò)程。只有合理地考慮泥沙對(duì)污染物的吸附解吸效應(yīng),才能正確模擬評(píng)價(jià)污染物運(yùn)動(dòng)的時(shí)空變化過(guò)程。基于此,本文以磷為代表性污染物,綜合運(yùn)用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬手段,針對(duì)紊動(dòng)水體中泥沙吸附解吸磷的動(dòng)態(tài)過(guò)程及基本特性進(jìn)行了研究。
　　為了較好的量化水體紊動(dòng)及泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)泥沙吸附解吸磷的影響,本文首先采用振動(dòng)格柵裝置模擬沿

2、垂向近似均勻分布的紊流,針對(duì)不同振動(dòng)參數(shù)作用下的水流紊動(dòng)特性、懸浮泥沙濃度及粒徑組成進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并建立了垂向一維數(shù)學(xué)模型用于描述實(shí)驗(yàn)紊動(dòng)水流條件和泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。測(cè)量結(jié)果表明,振動(dòng)格柵裝置可在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生近似均勻紊流,懸浮泥沙濃度與格柵振動(dòng)參數(shù)之間有著較好的相關(guān)關(guān)系,水體紊流結(jié)構(gòu)及泥沙濃度的垂向分布可用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行較好的量化,可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)展動(dòng)水條件下泥沙吸附解吸污染物的相關(guān)研究。
　　在恒溫振蕩器中開(kāi)展了泥沙吸附-解吸

3、磷的平衡實(shí)驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn),采用Langmuir吸附動(dòng)力學(xué)方程針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Langmuir吸附動(dòng)力學(xué)方程可合理描述泥沙吸附-解吸磷的動(dòng)態(tài)過(guò)程和平衡狀態(tài),泥沙濃度、泥沙粒徑對(duì)泥沙吸附解吸磷的動(dòng)態(tài)過(guò)程和平衡狀態(tài)有著不同程度的影響,泥沙濃度越低、粒徑越小,單位質(zhì)量泥沙吸附磷的能力相對(duì)越強(qiáng)。
　　通過(guò)調(diào)整格柵紊流的振動(dòng)參數(shù)模擬不同強(qiáng)度的紊動(dòng)水體,開(kāi)展了泥沙吸附解吸磷的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn),吸附實(shí)驗(yàn)表明,紊動(dòng)水體中磷的水相濃度同

4、時(shí)受紊動(dòng)擴(kuò)散作用和泥沙吸附-解吸作用的影響,紊動(dòng)強(qiáng)度越高,水體中泥沙含量越高,泥沙吸附磷的總量也就越多,達(dá)到平衡的時(shí)間越短,解吸實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也有同樣的規(guī)律。
　　通過(guò)聯(lián)合求解水流泥沙運(yùn)動(dòng)方程、污染物輸移擴(kuò)散方程和吸附動(dòng)力學(xué)方程,分別建立了包含泥沙吸附-解吸效應(yīng)的一維和三維多組分?jǐn)?shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的結(jié)果表明,波流作用下床面附近的高濃度含沙水體雖然較薄但能不斷釋放污染物至上部水體,使得污染物濃度增大。由于沉降速度不同,不同粒徑泥沙在湖泊