人工濕地系統(tǒng)處理含糞污水設計書

1、人工濕地系統(tǒng)處理含糞污水工程設計（10噸/天）設計方案設計人：學 號： 039設計日期：2012年10月28日一、 設計概況（一）項目名稱：利用人工濕地來處理含糞污廢水（二）項目內容1、立項依據(jù)： 我國家畜養(yǎng)殖場每日可產生的含糞污廢水很多，隨著生活的需要 養(yǎng)殖場的規(guī)模將會越來越大，產生的含糞污廢水也隨之增加。為防止對環(huán)境造成嚴重的污染，我們必須正確認識到對這種污廢水的正確排放及處理的必要性。對此，可采用人工濕地的方法來處理含糞污廢水。2、項目意義：人工濕地對廢水的處理綜合了物理、化學、生物三種作用。實地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將因大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時，大量SS被

2、填料和植物根系阻擋截留，有機污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除。濕地系統(tǒng)中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的環(huán)境中依次出現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，通過硝化、反硝化作用將其除去，最后濕地系統(tǒng)更換填料或收割栽種植物將污染物最終除去。采用人工濕地技術處理污廢水是一項建造和運行費用低、水質凈化效果較好的污水資源化生態(tài)工程技術，既經(jīng)濟又實用。3、項目的內容及目標（1）設計內容：處理水量：根據(jù)要求提供的資料，確定本工程設計處理水量為10m3/d工藝選型：采用人工濕地系統(tǒng)處理方法設計費用：初步定為10萬元左右廢水處理面積：40（2）設計目標：A依據(jù)室外排水設計規(guī)范確定污水處理廠進水水質如下：

3、單位：mg/L項目CODcrBOD5SSTN細菌個數(shù)數(shù)值26012014035300000B污水經(jīng)過處理后排水水質達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002中一級標準的B標準。設計出水水質為： 單位：mg/L 項目CODcrBOD5SSNH4+-NTP數(shù)值6020208.084.總體設計原則a）采用處理效率高、節(jié)約能源、節(jié)省建設投資的處理工藝。b）保證污水處理設施穩(wěn)定、可靠、安全運行，且易于操作和維護，降低運行費用。c）防治二次污染，保證處理工藝流程完整，不能影響周圍生態(tài)環(huán)境質量。d） 考慮生產事故等非正常工況時的污染防治應急措施。二、設計方案。l （一）、概述。人工濕地是由基質

4、、水體、植物、動物和微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)。生活在土壤中的微生物（細菌和真菌）在有機物的去除中起主要作用，濕地植物的根系將氧氣帶入周圍的土壤，但遠離根部的環(huán)境處于厭氧，形成處理環(huán)境的變化帶，這就加強了人工濕地去除復雜污染物的能力。大部分有機物的去除是靠土壤中的微生物，但某些污染物如重金屬、硫、磷等依賴于土壤和植物的作用。人工濕地是一種為了達到環(huán)保處理效果，模仿自然濕地而人工設計的復雜的具有滲透性能的地層生態(tài)結構，包括有浮現(xiàn)性、浸沒式植物、動物和水體等不同的組成部分。人工濕地污水處理系統(tǒng)由預處理單元和人工濕地單元組成。通過合理設計可將BOD5、SS、營養(yǎng)鹽、原生動物、金屬離子和其他物質處理達到二級

5、和高級處理水平。l （二）設計流程。1.選址：考察當?shù)氐刭|、地貌、水文、自然資源、人文資源、有關法律及公眾意見。應因地制宜，盡量選擇有一定自然坡度的洼地或經(jīng)濟價值不高的荒地，一方面減少土石方工程、利于排水、降低投資，另一方面防止對周圍環(huán)境產生影響。 2. 確定系統(tǒng)組合形式：人工濕地分為表面流濕地、潛流濕地、垂直流濕地三大類，是一個獨特的土壤、植物、微生物綜合生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)場地特征、處理要求和所處理污水的性質來確定單一式、并聯(lián)式、串聯(lián)式、綜合式。 3.確定水力負荷：根據(jù)設計規(guī)程或經(jīng)驗而定。 4.選擇植物： 根據(jù)濕地植物的耐污性能、抗寒能力、生長能力、根系的發(fā)達程度以及經(jīng)濟價值和美觀等因素確定。一

6、般有蘆葦、席草、大米草、水葫蘆、水花生等，最為常用的是蘆葦，插植密度為13株/。5.計算表面積：AsQ/a As表面積；Q進水量；a水力負荷。 6.確定長寬比（1）表面流濕地：長寬比10：1，根據(jù)地形，底坡降01。（2）潛流濕地：根據(jù)達西定律QKsAS（S：水力坡度；A：濕地床橫截面積；Ks：潛流滲透系數(shù)） 7結構設計（1）進水系統(tǒng)的布置：濕地床的進水系統(tǒng)應保證配水均勻性，一般采用多孔管和三角堰等配水裝置。進水管應比濕地床高出0.5m。濕地的出水系統(tǒng)一般根據(jù)水位調節(jié)的要求，出水區(qū)的末端礫石填料層的底部設置穿孔集水管，并設置旋轉彎頭和控制閥門以調節(jié)床內的水位。 （2）填料：濕地床由三層組成 表層

7、土層、中層礫石、下層小豆石。表面土鈣含量在22.5kg/100kg；礫石層粒徑在550mm，鋪設厚度為0.40.7m。 （3）潛流式濕地床水位控制：接納最大設計流量時，進水端不能出現(xiàn)填料床面的淹沒現(xiàn)象，有利于植物生長，床中水面浸沒植物根系的深度均勻。 8.設計要點及技術參數(shù)在設計濕地系統(tǒng)時基質是植物的載體，是微生物生長介質，它將濕地中發(fā)生的所有處理過程連成一個整體，通過沉淀、過濾和吸附等作用去除污染物。設計基質的配置，主要考慮基質的種類、粒徑、深度及除磷效果。礦渣、粉煤灰對磷去除效果好?；|中游離氧化鐵、氧化鋁和膠體氧化鐵、氧化鋁含量越高，其固定形成的磷酸鐵鹽和磷酸鋁鹽數(shù)量越多，基質凈化磷素的

8、能力越強。煤灰渣基質對有機污染物的處理效果較好。COD和BOD 的去除率分別達7188和8089。設計時應根據(jù)污水所含污染物配置合適的基質。進、出水區(qū)的基質，一般采用粒徑60100mill的礫石，分布于整個床寬。處理區(qū)常選用粒徑為816 mm 基質，水力傳導性好，適宜植物生長，處理效果好。潛流濕地的基質厚度約60 cm左右。l （三）設計工藝（1）人工濕地的構造與工程參數(shù)是人工濕地工藝設計的核心， 包括水力學特性、濕地床構型和配套設施的構筑三方面。水力學特性包括水力停留時間、水力負荷；濕地床構型設計包括水力坡度、濕地床的長寬比和水位控制；配套設施的構筑包括進出水裝置、隔板裝置和防滲設施。t=V

9、Qav(式中：t： 水力停留時間，d;V: 濕地容積，m；： 濕地孔隙率（無量綱）；Qav：平均流量，。)設計中實際水力停留時間采用理論值的4O80 。水力坡度：表面流人工濕地采用0.5 或更小,潛流人工濕地采用0.52。表面流濕地進水區(qū)BOD負荷率為100kg(hm d)，潛流濕地設計BOD負荷率為80120 kg(hm d)。As=QCoALR(式中：As：濕地面積，；Q：濕地進水流量d；Co：進水污染物的質量濃度，m)。（2）本方案具體工藝流程圖如下：集水池雙層初沉池農家用肥達標排放格柵人工濕地原水人工島（湖）澆灌污泥工藝流程說明：（1）本設計處理的污水是由家畜養(yǎng)殖場排放的含糞污廢水，經(jīng)

10、過了沼氣處理后，在經(jīng)過人工格柵進行預處理，預處理主要是去除粗顆粒和降低有機負荷。接著污水進入集水池，然后通過提升泵由集水井提升到雙層初沉池，顆粒性無機物在此截留沉淀，初沉池出水自流進入人工濕地，在人工濕地中進行污水的凈化處理，在冬天可達標排放，而在夏天的時候可由人工濕地進入人工島收集后可用于綠化用水或農田灌溉。而處理后的剩余污泥可用作農家肥，也可用于填埋。（2）處理構筑物：人工格柵：按格柵的清渣方法，有人工格柵和機械格柵兩種。格柵主要作用是預處理，用于去除污水中較大的懸浮或漂浮物，以減輕后續(xù)水處理工藝的處理負荷，并起到保護水泵、管道、儀表等作用。當攔截的柵渣量大于0.2m3/d時，一般采用機械

11、清渣方式；柵渣量小于0.2m3/d時，可采用人工清渣方式，也可采用機械清渣方式。因此本設計處理的是含糞污水，因此采用人工格柵即可（人工格柵：1套，非標,鋼制，柵寬600mm，粗細格柵各一臺，粗格柵柵距30mm，細格柵柵距10mm）。、集水池：采用磚混，埋與地下2.0m地上0.3m， LBH111.3m，超高0.3m?！靖皆O：在集水池后設有提升泵：2臺（1用1備），水泵型號：ISW50-100A(Q=11.0m3/h,H=10m,p=0.75kw) 】。、初沉池：鋼混結構，埋于地下1.0m，地上1.5m；時變化系數(shù)去1.8，平均停留時間3.2h；表面負荷：1.0m3/m2.h； DH2.02.5

12、m，超高0.3m。人工濕地：其結構為底部混凝土防滲， LBH10.0m3.0m1.1m，COD表面負荷：0.019kgCOD/(m2.d)；水力負荷：0.05m3/(m2.d)；孔隙率：0.35；濕地底坡：2%；停留時間：1.2d?！靖皆O：配水系統(tǒng)1套，集水系統(tǒng)1套，填料，挺水植物（蘆葦、水蔥）】綜合房：尺寸=4.23.3m(3) 結構布置1.設計參數(shù) 計算風壓：0.8kN/m2，計算雪荷載：0.4kN/m2，地震烈度：6度。2.設計原則：本工程結構設計遵循國家基本有關方針、政策，在國家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)定及標準的指導上，在滿足工藝、建筑、電氣、自控等專業(yè)要求的情況下，本著“技術先進、經(jīng)濟合理、安全

13、適用、確保質量”的原則進行設計。3. 遵循的主要設計規(guī)范建筑結構荷載規(guī)范GBJ92001建筑抗震設計規(guī)范GBJ112001（2008版）混凝土結構設計規(guī)范GBJ102002建筑地基基礎設計規(guī)范GBJ72002砌體結構設計規(guī)范GBJ32001 建筑給水排水設計規(guī)范GB500154.材料選用（1） 砌體 砌塊：采用MU10的砼空心砌塊。砂漿：基礎（室內地坪以下）Mb7.5砌塊專用砂漿;墻體（室內地坪以上）Mb7.5砌塊專用砂漿。（2） 混凝土A貯水構筑物及地下構筑物：C30，抗?jié)B等級S8。在地面以上部分，防水層做到自然地面0.1m。B建筑物柱、梁板結構：C25砼。C墊層：C15素砼。D構筑物施工時

14、均應摻入一定量的復合防水外加劑。（3）鋼材鋼筋：級鋼（HPB235），級鋼（HRB335）；鋼構件及預埋件：A3l （四）投資估算（1）本設計投資概算內容包括：建（構）筑物、設備、電氣等項目工程的投資，不包含拆遷、三通、道路硬化、給水管網(wǎng)輔設、化驗室、土地費用。本方案所做投資估算不包括調試期間水費、電費、以及調試期水生植物所需的管理費用。 主要處理構筑物及設備一覽表序號名稱規(guī)格（m）結構備注數(shù)量造價（萬元）1人工格柵柵寬600mm非標,鋼制加蓋0.052集水井112.3m磚混加蓋1座0.173提升泵ISW50-100A臺1用1備2臺0.154雙層初沉池2.02.5m鋼混加蓋1座1.525人工濕

15、地1031.1m底部防滲1座2.006護坡11.01.1m磚混1座0.657圍堰85.51.252.7水泥磚漿砌毛石1座0.238防滲層1040.05m混凝土1座0.39填料三層組成0.2310植物蘆葦、水蔥0211電氣0.312管道、閥門0.213排泥系統(tǒng) 給水PVC2組0.414配水系統(tǒng)給水PVC1組0.215防堵沖洗系統(tǒng)給水PVC1組0.216排氣系統(tǒng)給水PVC1組0.517進水系統(tǒng)給水PVC1組0.518管理房3.03.0m磚混高2.7米1間0.63（2）電費：運行成本主要為電費，按照0.7元/kWh計，則日耗電18kWh，日用電費12.6元，噸水電費0.042元人工費：格柵、化糞池需

16、要定期清理，濕地植被定期人工收割，濕地表面落葉需要人工不定期清理，月均人工費500元，噸水人工費0.056元（3） 綜上，合計運行成本0.098元/噸污水總投資概算表（萬元）序號內容費用1設備購置及安裝3.892土建投資0.933濕地工藝2.614間接投資1.33以上小計8.765稅5.57%0.486總計9.24二、 設計總結。l 設計原則為了同時達到污水處理廠高效穩(wěn)定運行和基建投資省、運行費用低的目的，依據(jù)下列原則進行了污水處理工藝方案選擇：（1）技術成熟，處理效果穩(wěn)定，保證出水水質達到排放標準；（2）投資低，運行費用省，以盡可能少的投入取得盡可能高的效益；（3）選定工藝的技術設備先進、可

17、靠，國產化程度高，一致性好；l 總平面布置1.工程總體布置原則：根據(jù)鎮(zhèn)區(qū)污水工程規(guī)劃及實際情況，污水處理廠廠址設在鎮(zhèn)政府指定的位置，靠近自然排水溝和附近的平坦開闊地帶。選擇此處具有以下特點:該廠址位于污水走向的下游方向，地勢較平坦，污水排放暢通。該廠址位于常年主導風向的下風向，故對城區(qū)環(huán)境影響較小距現(xiàn)有建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)較近，污水管線管線短，造價低。廠址離變電站不遠，便于供電,節(jié)約供電線路，雙電源供電有可靠保障?？梢灾苯优欧盘幚磉^的污水，污水廠以下無需再敷設排水管道，大大降低工程造價。 距農田較近，便于污水處理后污水、污泥用于農業(yè)灌溉。2總平面布置：按照各構建筑物的功能和流程要求，結合廠址地形、氣

18、象和地質條件等因素，污水廠總平面布置分為幾大功能區(qū)：一體化處理區(qū)（格柵渠、集水沉淀調節(jié)罐、水解酸化調節(jié)罐、接觸氧化罐、沉淀罐）、人工濕地處理區(qū)、綜合房管理區(qū)。污水廠總平面布置的特點如下：按構筑物功能和流程利用自然地形布置，減少土方工程并使其有機的連為一體。綜合房等管理區(qū)集中布置在廠前區(qū)，使其與污水處理構筑物相對獨立，最大程度地避免了污水氣味的影響。廠區(qū)的主干道寬按6.0m設計，次干道寬按4.0m設計。為了能營造一種貼近自然的氛圍，結合當?shù)氐臍夂蛱攸c，選擇適宜的樹種，點綴在入口處的建筑前，使得建筑與環(huán)境融為一體。在建筑物附近種植草坪,以便給在此工作的人員提供一個舒適、安心的工作場所。此設計僅為示

19、意，景觀環(huán)境綠化另行設計。l 工藝特點：前處理加強；運行成本低；處理效果優(yōu)良；綜合考慮了濕地的功能和景觀效應；維護成本低。l 管理一般來說, 人工濕地應該每六個月綜合檢查一次, 日常的維護主要包括拔除雜草、清除死的植物( 不是處于睡眠狀態(tài)) 以及清洗管道等并需根據(jù)來水水質的變化及時調整濕地進水量以防止?jié)竦爻摵蛇\行很有必要的。（1）基質堵塞的恢復對策除了以上預防基質堵塞的措施外, 對于已經(jīng)嚴重堵塞的人工濕地, 目前國內外還沒有良好的對策使其恢復到原有狀態(tài)。目前常用的恢復對策有: 更換濕地表層基質、停床休作與輪休、投加蚯蚓等。綜上所述，人工濕地設計時應考慮多方面的因素，包括水力負荷、停留時間、基質分層、基質深度、運行方式、植物的選擇、運行干濕周期、冬季運行等。污水處理總體考慮因素歸根到底還是其經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。結合我國土地資源緊張的問題，濕地池型設計的核心是占地面積問題，有效的解決占地面積問題將是濕地在我國大范圍運用的一個必不可少的先決條件。高水力負荷可以減少濕地的占地面積，下面我們對比一下國內外人工濕地水力負荷：（2）濕地不可能總是最有效地運行。因為它依靠植物和微生物作用，在植被完全建立之前(需要幾個季節(jié))，不可能達到最高的去污效率。在溫帶氣候條件下，濕地在冬季的運行效果不如夏季，尤其是除氮方面。冬季植物會死亡或休眠，但微生物在植物根上仍保持活躍狀態(tài)，系統(tǒng)繼續(xù)運行，效率