人工湿地设计方案1.docx

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1、人工湿地设计方案人工湿地CWConstructed Wetland)污水处理技术是70年月末进展起来的一种污水处理技术。它具有处理效果好、氮磷去除力气强，运转维护治理便利、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应力气强等特点，比较适合于技术治理水平不很高，规模较小的城镇或乡村的污水处理。人工湿地的净化机理：人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地系统成熟后，填料外表和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的 SS 被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸取、同化及异化作用而被除去。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其四周的环境中依次消

2、灭好氧、缺氧、厌氧状态，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为养分吸取，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最终湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。湿地处理系统的设计1. 选址考察地质、地貌、水文、自然资源、人文资源、有关法律及公众意见。应因地制宜，尽量选择有确定自然坡度的凹地或经济价值不高的荒地，一方面削减土石方工程、利于排水、降低投资，另一方面防止对四周环境产生影响。2. 确定系统组合形式依据场地特征、处理要求和所处理污水的性质来确定。单一式、并联式、串联式、综合式。3. 确定水力负荷 依据文献或阅历而定。4. 选择植物依据湿地植物的耐污性能、生长力气、根系的兴盛程度

3、以及经济价值和美观等因素来确定。一般有芦苇、席草、大米草、水葫芦、水花生等，最为常用的是芦苇，插植密度为13株/m2。5. 计算外表积 As=Q/a：As外表积；Q进水流量；a水力负荷。6. 确定长宽比（1） 外表流湿地：长宽比10：1或更大，依据地形来考虑，底坡降0%1%。（2） 潜流湿地：依据达西定律 Q=Ks*A*SS水力坡度；A湿地床横截面积；Ks潜流渗透系数。或厄刚公式As=5.2QLNSo-Se，So进水BOD 浓度；Se 出水 BOD 浓度；As湿地床外表积。7. 构造设计1进出水系统的布置：湿地床的进水系统应保证配水的均匀性，一般承受多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比湿地床高

4、出0.5m。湿地的出水系统一般依据对床中水位调整的要求，出水区的末端的砾石填料层的底部设置穿孔集水管， 并设置旋转弯头和把握阀门以调整床内的水位。2填料的使用：湿地床由三层组成表层土层、中层砾石、下层小豆石。表层土钙含量在22.5kg/100kg 为好；砾石层粒径在550mm，铺设厚度0.40.7m。3潜流式湿地床的水位把握：当接纳最大设计流量时，进水端不能消灭雍水现象；当接纳最小流量时，出水端不能消灭填料床面的漂消灭象；有利于植物生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀。8.编制施工打算9.修改设计依据消灭的问题对设计进展相应的修改。10.施工11.试运行12.竣工交付使用人工湿地是由人

5、工建筑和把握运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有把握的投配到经人工建筑的湿地上，污水与污泥在沿确定方向流淌的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进展处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化复原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮挡、残留物积存、蒸腾水分和养分吸取及各类动物的作用。它是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，构造与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最正确效益。人工湿地去除的污染物范围广泛，包括 N , P , S

6、S , 有机物，微量元素，病原体等。有关争论结果说明，在进水浓度较低的条件下，人工湿地对 BOD5 的去除率可达 8595，COD 去除率可达 80以上，处理出水中 BOD5 的浓度在10mg/l 左右，SS 小于 20mg/l。(2)废水中大局部有机物作为异样微生物的有机养分，最终被转化为微生物体及 CO2 , H2O。人工湿地面积可视状况而言，可在市郊结合部，也可在污水处理厂出水的四周建筑。一些人工湿地属预处理型，在那些目前还不具备建筑污水处理厂的城乡结合部建筑人工湿地，将生活污水排入，利用所种植物对其进展处理，然后再排入自然水系，保护水体；还有些湿地属于加强型，在污水处理厂四周建筑人工湿

7、地，将污水处理厂处理过的水引入，再经过人工湿地的加强处理，提高其水质，然后排入自然水系，作为其补充水源。三、人工湿地的分类人工湿地污水处理技术经过多年的进展和争论，依据湿地中主要植物形式将人工湿地划分为：1、浮游植物系统; 2、挺水植物系统；3、沉水植物系统。其中沉水植物系统还处于试验室争论阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的精处理。浮游植物主要用于 N , P 去除和提高传统稳定塘效率。目前一般所指人工湿地系统都是指挺水植物系统。国内外学者从工程设计的角度动身，依据系统布水方式的不同或水在系统中流淌方式不同将人工湿地处理系统划分为以下几种类型：自由水面人工湿地处理系统；人工潜流人工

8、湿地处理系统；垂直水流型人工湿地处理系统。人工湿地污水处理系统 1外表流湿地( Surface FlowConstructed Wetland) ,是一种污水从湿地外表漫流而过的长方形构筑物, 构造简洁, 工程造价低; 但由于污水在填料外表漫流, 易滋生蚊蝇, 对四周环境会产生不良影响, 而且其处理效率较低。污水从湿地外表流过，如图1所示。在流淌的过程中废水得到净化。水深一般0.30.5米，水流呈推流式前进。污水从入口以确定速度缓慢流过湿地外表，局部污水或蒸发或渗入地下。近水面局部为好氧生物区，较深局部及底部通常为厌氧生物区。外表流人工湿地中氧的来源主要靠水体外表集中、植物根系的传输和植物的光

9、合作用。但是由于传输力气格外有限，故人工湿地大局部承受潜流式湿地系统。图1外表流人工湿地示意图人工湿地污水处理系统 2潜流湿地( Subsurface Constructed FlowWetland) ,污水在填料缝隙之间渗流,可充分利用填料外表及植物根系上生物膜及其他作用处理污水, 出水水质好。由于水平面在掩盖土层或细砂层以下, 卫生条件较好, 故被广泛承受。潜流式湿地一般由两级湿地串联，处理单元并联组成。与外表流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷大，对 BOD、COD、TSS、TP、TN、藻类、石油类等有显着的去除效率。潜流湿地一般设计成有确定底面坡降的、长宽比大于3 且长大于20

10、m 的构筑物, 污水流程较长, 有利于硝化和反硝化作用的发生, 脱氮效果较好。或方形构筑物, 污水的流程较短, 反硝化作用较弱, 且工程技术要求较高。由于垂直流湿地可便利地承受工程手段来改善系统的供氧状况, 提高布水均匀性, 营造更加有利于硝化和反硝化发生的系统环境, 故越来越受到人们的重视。人工湿地污水处理系统 3垂直流湿地(Vertical Flow Constructed Wetland),污水沿垂直方向流淌, 氧供给力气较强, 硝化作用较充分, 占地面积较小, 可实现较大的水力负荷长期运行。垂直潜流人工湿地的硝化力气高于水平潜流人工湿地，对于氨氮含量较高的污水废水有较好的处理效果。垂直

11、流湿地一般设计成高约1 m 左右的圆形或方形构筑物如图2 所示，污水的流程较短, 反硝化作用较弱, 且工程技术要求较高。由于垂直流湿地可便利地承受工程手段来改善系统的供氧状况, 提高布水均匀性, 营造更加有利于硝化和反硝化发生的系统环境。垂直流湿地的缺点是对于污水中的有机物的处理力气缺乏，把握相对简洁，夏季有滋生蚊蝇的现象。具体参见更多相关技术文档。图2垂直流人工湿地示意图人工湿地污水处理系统4复合流式潜流人工湿地Composite streaming undercurrents artificial wetland沈阳环境科学争论院的专有及专利技术复合流式潜流人工湿地技术(以水平流为主与上升

12、式垂直流结合)，示意图如图6。与其它类型人工湿地相比，复合流式潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD5、CODCr、SS、氮磷等污染指标的去除效果好， 而且没有恶臭和孳生蚊蝇现象，特别是能有效解决北方严寒地区的冬季运行问题，同时解决了湿地工程的尖端难题，即通过设置倒膜系统、各种级配的填料，解决湿地的堵塞问题。人工湿地污水处理的优缺点人工湿地污水处理系统是一个综合的生态系统，具有如下优点:建筑和运行费用廉价;易于维护,技术含量低;可进展有效牢靠的处理;可缓冲对水力和污染负荷的冲击;可供给和间接供给效益,如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、和。但也有缺乏:占地面积大;易受病虫害影响；生物

13、和水力简洁性加大了对其处理机制、工艺动力学和影响因素的生疏理解，设计运行参数不准确，因此常由于设计不当使出水达不到设计要求或不能达标排放，有的人工湿地反而成了污染源。另外，据已有数据,当上下外表植物密度增大时, 人工湿地系统处理效率提高,在到达其最优效率时,需23个生长周期，所以需建成几年后才到达完全稳定的运行。因此，目前人工湿地技术最大问题在于缺乏长期运行系统的具体。总得来说, 人工湿地污水处理系统是一种较好的处理方式，特别是它充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最正确效益，因此具有较高的环境效益、经济效益及社会效益 ,比较适合于处理水量不大、水质变化不很大、治理

14、水平不很高的城镇污水,如我国农村中、小城镇的污水处理。人工湿地作为一种处理污水的技术有待于进一步改进，有必要更细致地争论不同地区特征和运行数据以便在将来的建设中供给更合理的参数。人工湿地布水的一般原则湿地污水传输系统一般包括管线和泵站，水把握构造如分别器、溢流堰和水槽，以及砾石收集装置等。输水系统可以建于湿地外，通过管道输入到湿地；也可以完全建于湿地内。污水向湿地处理系统的输送主要有两种： 一种是通过压力管线或重力管线输送；另一种是通过明渠输送。利用水的重力自然流的方案比用泵的方案的要好。3. 人工湿地进出水系统的一般设计3.1 进出水系统布置人工湿地进水系统的设计应尽量保证配水的均匀性，一般

15、承受多孔管或三角堰等。多孔管设于土壤外表上或埋于土壤外表以下，埋于土壤外表下的缺点是配水调整较为困难。多孔管设于床面上方时，应比床面高出 0.5左右，以防床面淤泥和杂草积存而影响配水。同时应定期清理沉淀物和杂草等，保证系统配水的均匀性。系统的进水流量可通过阀门或闸板调整，并实行溢流、分流措施应对突发性的流量变化应有溢流、分流措施。人工湿地出水系统承受沟排、管排、井排等方式，合理的设计应考虑受纳水体的特点、湿地系统的布置及场地的原有条件等因素。为有效地把握湿地水位，一般在填料层底部设穿孔集水管，并设置旋转弯头和把握阀门。对严寒地区，进、出水管的设置须考虑防冻措施，并在系统的必要部位设置把握阀和放

16、空阀。3.2 水位把握为了保证湿地的处理效率，需要对湿地的进水水位进展把握，为有效地把握湿地水位，一般在填料层底部设穿孔集水管，并设置旋转弯头和把握阀门。通常，潜流和垂直流人工湿地对水位的把握有几点要求：在系统接纳最大设计流量时，湿地进水端不消灭雍水，以防发生外表流；在系统接纳最小设计流量时，出水端不消灭填料床面的漂移，以防消灭外表流；为了利于植物的生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽量均匀，并尽量使水面坡度与底坡根本全都。3.3 围堰处理湿地的围堰设计需要从水力学和地质学角度考虑。设计围堰的目的是使水流在预定的区域内沿预定的渠道布 水。为了保证水的流量均匀分布，还可以通过在进水端建一个堰，将

17、湿地分成细小单元，然后在另一个溢流口收集出水来解决问题。下面的设计见图1是将整体分割成 10 个独立的单元，这些单元被安置在 10 个不同点上，相互不连通。湿地单元的数量可依据实际确定。这种特别的方法在增单元设计，或是为一个增长快速的社区设计时格外有用，由于处理湿地单元可依据需要而扩建1。1004. 几种常见人工湿地类型的布水104.1 外表流人工湿地的布水及进出水装置表流人工湿地，与自然湿地最为接近，污水在湿地外表流淌，水位较浅，多在0.1m0.9m 之间。外表流人工湿地处理系统在运行过程中可能消灭的最大问题是“沟流”，这会降低湿地的有效处理面积。通过把握底面平坦性及植物密度可以防治布水不均

18、，因此对原有的沟渠、道路围堰进展平坦可以削减短流。同时，也可以承受类似折板的围堰或横向的深水沟进展重布水，以到达均匀布水的目的。外表流湿地中的这些横沟可以使水流横向通畅流淌，并保持恒定水头， 增加停留时间，提高面积效率2。图 2 形象的堰呈现了不同进水方式下的布水效果。进水管渠是10 向人工湿地中输10 送污水的装置， 布水时应尽量均匀。进水装置还图 1 堰使水量均匀分布的示意图可用于调控流量。进水牢靠重a) 最不利状况短流b)不利状况存在死角力流，也可以靠压力流。重力流布水方式节约能量和运行维护费用，但需要大管径的进水管以削减水头损失。对 于 布 水c) 布水较好图 2 不同进水方式下的布水

19、效果d) 布水好布水横沟管，需要在一端设清洗法兰，以便周期去除积存的固体。同时在可能消灭气体积存的地方设排气阀。进水方式可承受单点布水、多点布水和溢流堰布水见图3。假设湿地进水区较窄或湿地呈狭长形长宽比很大，可承受单点进水。假设进水区较宽，宜承受多点进水。承受溢流堰进水就是在湿地进水前设一低地，低地出口也即湿地进口可设多个，但需处于同一标高位置，出水口设溢流堰进展均匀布水。湿地出水口设计对均匀布水、把握水位和监控水量水质都是格外重要的。但为降低投资、运行和维护费用，出水口设计应尽可能简洁。图 4 所示为几种常见的出水口形式。第一种为存在死区的单一出口，由于存在死区，水力停留时间缩短。其次种为多

20、出口形式，可有效增加水力停留时间。第三种是在出水口侧设计深水沟，水收集后经出水堰流出。显示后两种出口形式效果较好。出水口大小应考虑传输最大日均流量或最大周均流量，在加上湿地面积上的降雨量。出水口的重要功能之一是把握湿地水位。水位确实定需要考虑植物生长的需要、水力停留时间和湿地单元的维护等a单点布水b多点布水c溢流堰布水因素。图 3 不同进水方式示意图图 4 常见出水口形式4.2 潜流人工湿地的布水及常见设计潜流湿地的进水布水系统设计与外表流根本一样，主要目的是均匀布水。一般进水先流经粗砾石填料区，其作用是强化在深度和宽度上的均匀布水2。a单一出口b多出口c出水堰图 4 常见出水口形式出水口一般

21、用埋在出水口端粗砾石中的穿孔管集水，然后通过管道排出。出水管口高度可调，以调通过管道排出。出水管口高度可调，以调控水体水位，见图 5。可调出水口潜流湿地一般要求外表平坦，避开存在坡度，即使有坡度也是格外小的坡度，由于坡度会促动水在外表的流淌，破坏潜流条件。同时，外表平坦对植穿物孔移管植培育所需的水力漂移条件也很有利。床体底面一般也没有坡度要求，通过调整出水口高度，可形成所需的潜流水力梯度。床深视植物的根系生长深度确定，一般3060cm，但对于特定的低温存植物条件，有的床体深度可达 1m。图 5 潜流湿地出水口把握构造图 6 和图 7 是潜流人工湿地的常见布水方式。图 6 的设计是大型潜流人工湿

22、地上面叠加一个小型的垂直流人工湿地，小型的垂直流人工湿地外表用多孔的布水管多孔的布水管均匀布水，水直接下渗入潜流人工湿地，利用潜流的人工湿地的 1%的坡度，利用重力流使处理过的水流向出水口。太阳能片图 7 的设计是进水管在植物的根部，使污水经过植物的根部进展处理，出水口设两个，上层出水口比进水管低5cm， 下层的出水管设在潜流湿地的靠近底部位置，具体视状况而定，此设计的目的是尽量削减潜流人工湿地的死水区，使整个潜流人工湿地都能发挥作用。出水口安装阀门可供调整，使在系统接纳最小设计流量时，出水进端水不管消灭填料床面的漂移，以防消灭外表流。出水口连接太阳能片，可以利用太阳能加热出水，到达即环保又经

23、济的目的。出水口4.3 垂直流人工湿地的布水及常见设计垂直流湿地的水流状况综合了表流湿地和上层潜出流水湿管地比的进水特管性低，5水cm 流在基质床中根本上呈由上向下的垂直流，床体处于不饱和状态，氧可通过大气集中和植物传输进入人工湿地系统。 1的倾斜度1) 简洁垂直流人工湿地图 6 潜流人工湿地的布水设计一垂直流人工湿地，水经湿地外表下行，从底部排出3。此系统是较为简洁的处理系统，外表布水，垂直向下流，然阀门后底部排出见图 8。出水口流量计0%坡度给水管道2) 逆向垂直流人工湿地图 7 潜流人工湿地的布水设计二阀 门布水系统逆向垂直流人工湿地，即水从湿地底面呈推流式上升3。此设计适合严寒地区的人

24、工湿地，从底部进水可以防止布水管的冻结和爆破见图 9。3) 复合垂直流人工湿地给水管道流量计阀 门蓄水池排水复合垂直流人工湿地的优点在于它的去氮的效果较好，利用上水行泵池硝化、下行池反硝化作用可以使氮的去除效率较高4。布水设计见图排水10，上行池与下行池中间利用高差使水能够均匀分布。流量计给水管道垂直流人工湿地处理系统的流程为：经沉图淀8 垂池直预人处工理湿的地布污水水示首意先图流入位于第一池填料外表中心的多孔布水管，使进水均匀分布在第一池整个外表上，随后污水垂直向下依次流过第一池填料蓄层水池。由于整个系阀统门底部有0.5%的倾斜度，污水自流进入其次池底部，并向上集经水管过其次布池水的系填统料层，被位于二池表布面水的系统H 型多孔集水管均匀收集，最终从二池填料底部排水水泵高差流出系统该工艺独特的下行流一上行流水流方式有效的解决了其它类型湿地易消灭的“短路”现象，而且形成了下行流进水池好氧、上行流池局部厌氧的复合水处理构造，促进了硝化与反硝化作用，会明显提高系统的脱氮效果5、6(见图 11)。图 9 逆向垂直流人工湿地配水示意图上下行行H 型多孔集水管池池布水管蓄水池二池水泵图 10 复合流垂直人工湿地布水示意图一出水图 11 复合垂直流人工湿地布水示意图二二池0.5的倾斜度一池