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随着社会经济的发展,城镇污水等稳态条件下的废水污染控制逐渐完善,径流污染控制等非稳态条件下的废水处理日益受到重视。非稳态条件下的污水水质水量波动明显,工业废水、城市径流和农业径流是非稳态废水的典型代表。人工湿地污水处理技术能够良好地适应进水水量、水质的剧烈波动且具有运行费用低、管理简便等优势,这使得它在非稳态废水处理中的应用越来越广泛。然而,现有人工湿地的研究多数是基于进水水质、水量相对恒定的稳态情况,缺乏非稳态条件下人工湿地水动力学特性及其对污染物去除的影响机制的研究,这阻碍了人工湿地的进一步发展和应用。有机药物作为一种新兴污染物正在引起人们的关注。很多研究已经证明其对环境生物体的慢性水生毒性。而且这些药物可能通过生物累积和生物放大效应作用于食物链,对生态系统造成不良影响。随着时间的推移和人类社会的发展,有机药物的使用量势必会增加,对人类和其它生物体的影响不可预测。本研究选择一种典型的有机药物双氯芬酸作为目标污染物,它同时也是很多非稳态废水中的重要组分。本研究以水平潜流和垂直潜流人工湿地为例,通过基于时间轴的多点示踪剂试验研究非稳态条件下人工湿地的水动力学特性及其变化规律;并结合非稳态下进水水质水量特点,实施非稳态下双氯芬酸去除效能试验,并由此探究非稳态条件下的水动力学特性对除污反应动力学的影响机制;最后将非稳态条件下人工湿地水动力学特征与除污反应动力学两者耦合,建立非稳态条件下的污染物去除模型。研究结果表明,非稳态的水力冲击使得人工湿地不同时刻入流液体的平均停留时间缩短,这种影响对于水量冲击开始时和冲击中进入人工湿地的液体尤为明显;采用无量纲时间变量φ对原始水力停留时间分布(RTD)曲线进行归一化处理,得到峰值时间、倾斜度等较为相似的归一化RTD曲线组,采用CSTRs+PFD并联模型对其进行模拟,用以描述人工湿地非稳态下的特征水流规律。当模型参数n、f、z、D分别取值为1.790、0.920、0.324、0.451时,该模型能够较好地模拟水平潜流人工湿地;当模型参数n、f、z、D取值分别为1.518、0.760、0.531、200时,模型与垂直潜流人工湿地各次试验的无量纲归一化RTD曲线具有较好的拟合效果。将上述CSTRs+PFD并联模型与人工湿地一级除污动力学模型进行耦合,建立了非稳态下人工湿地的双氯芬酸去除模型。该模型包含两个参数,即停留时间分布C’(φ)以及一级反应动力学速率常数k_v。C’(φ)由CSTRs+PFD并联模型计算得到;k_v受非稳态流量变化影响,为进水流量Q的一元三次函数。模型能够良好地预测水平潜流人工湿地以及垂直潜流人工湿地非稳态下双氯芬酸的出水浓度变化。