人工湿地系统作为一种简便高效的污水生态处理技术，堵塞尤其是生物堵塞问题已成为制约其推广应用的重要因素之一。堵塞与湿地系统内悬浮颗粒的累积、运移有着密切关系，其中水动力是对其影响最显著的因素。探讨了人工湿地堵塞现象，深入了解了堵塞过程中基质内部的物理、化学、生物特性变化是构建运行人工湿地的关键。本项目在实验室尺度范围内，构建垂直流人工湿地单元模型，探究了不同水动力条件下湿地堵塞过程行为变化，以及这种变化对基质内部微生物群落结构的影响，最后建立了耦合水动力的垂直流人工湿地生物堵塞模型，量化堵塞过程。主要研究结果如下： （1）相同水力负荷不同运行时期堵塞速度不同，具体表现为运行前期＜运行中期＜运行后期；不同水力负荷条件堵塞速率也有所不同，水力负荷越大，堵塞速率越快。通过示踪实验对整个堵塞进行监测，发现运行后期拖尾及波动现象较严重，水力停留时间延长，延长率在5%-20%左右，但反应单元数小于堵塞前期，水力效率也有所减弱。水力负荷为0.5m3/m2·d的水力效率高于1.0m3/m2·d。通过COMSOL对示踪过程的数值模拟，对比分析示踪试验的现象和过程，发现吻合程度较好。 （2）通过高通量测序手段分析堵塞过程基质内部微生物群落结构，发现不同堵塞程度的基质内部均存在丰富的微生物群落，并存在共有的微生物群落。主要表现为在门水平的分类中占主导地位的菌群均为变形菌门、拟杆菌门和放线菌门（丰度80%以上）；在垂向方向上，沿不同深度位置处湿地系统内部均存在一定数量的优势菌群。上下层多样性指数有差异，上层保持在6.9~7.5之间，下层保持在5~7.5之间。 （3）建立了耦合水动力的生物堵塞模型，动态描述了整个生物堵塞的过程，定量预测了不同时间内累积在空隙中的生物膜量，为生物堵塞的预测提供了依据。通过对实测值和计算值的对比分析，发现实测值和计算值有较好的吻合，说明建立的模型是合理的。 2100433B