生活污水人工濕地設(shè)計方案

生活污水人工濕地設(shè)計方案（初稿）人工濕地的凈化機理：對SS：濕地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留。對有機物：有機污染物通過生物膜的汲取、同化及異化作用而被除去。對N、P：濕地系統(tǒng)中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其四周的環(huán)境中依次出現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮磷不僅能通過植物和微生物作為養(yǎng)分汲取，而且還可以通過硝化、反硝化作用將其除去，最終濕地系統(tǒng)更換填料或收割栽種植物將污染物最終除去。一、污水水質(zhì)（一）、作為生活污水處理的主體工程。依據(jù)城鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)一般范圍，可認為東升鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)狀況如下：COD250—350mg/l（項目取中間值300mg/l，需監(jiān)測核實）；BOD150--250mg/l（取中間值200mg/l）；SS200--300mg/l（項目取中間值250mg/l）;NH3—N30--40mg/l（取中間值35mg/l），P8--10mg/l（取最大值10mg/l）；水量依據(jù)5000m3/d設(shè)計。（二）、作為生活污水處理廠的后續(xù)工程。一般鎮(zhèn)區(qū)均須要建設(shè)二級污水處理廠，依據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠的出水標準，如東升鎮(zhèn)二級污水處理廠達標排放，則污水處理廠出水應(yīng)執(zhí)行廣東省《水污染排放限值》(DB4426--2001)中其次時段中的二級標準：COD60mg/l；BOD30mg/l；SS30mg/l;NH3—N15mg/l，P1mg/l；水量依據(jù)5000m3/d設(shè)計；作為生活污水處理廠的后續(xù)工程，人工濕地的處理壓力要小得多，且水平潛流式人工濕地對氨氮的處理效果不如垂直流人工濕地，本項目暫不深化分析此項。二、出水要求東升鎮(zhèn)生活污水最終出水預(yù)料進入北部排灌渠，依據(jù)《中山市水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)愛護規(guī)定》（中府［1997］115號）的功能區(qū)劃，該渠符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)中Ⅳ類水體要求，因此人工濕地出水應(yīng)執(zhí)行廣東省《水污染排放限值》(DB4426--2001)中其次時段中的二級標準；為：COD100mg/l；BOD30mg/l；SS30mg/l;NH3—N15mg/l，P1mg/l。三、處理效率東升鎮(zhèn)（擬）實行以挺水植物系統(tǒng)為住的潛流濕地類型，依據(jù)大量的試驗數(shù)據(jù)表明，在正常狀況下，潛流型人工濕地污染去除率為：COD>80%；BOD85--95%,可達到10mg/l;；SS<20mg/l;NH3—N>60%，P>90%，農(nóng)藥及細菌>90%。因此東升鎮(zhèn)生活污水流經(jīng)人工濕地后，其水質(zhì)為：COD<72mg/l；BOD<20mg/l；SS<20mg/l;;NH3—N<14mg/l，P1mg/l，符合廣東省《水污染排放限值》(DB4426--2001)中其次時段中的二級標準。四、處理工藝考慮到生活污水中的污染物濃度普遍不高，預(yù)處理可不設(shè)穩(wěn)定塘，只設(shè)格柵間、集水井；因SS濃度相對高，為避開發(fā)生堵塞，可置多孔管和三角堰，并定期取出填料清洗，可有效防止堵塞；工藝流程如下：進水----格柵間----集水井----三角堰---多孔管---提升泵----水平式表面流濕地---水平潛流式濕地---出水五、參數(shù)設(shè)計(一)、多孔管基本參數(shù)多孔管可采納管式五孔管（φ25×5/76），單孔孔徑25mm，有效孔徑76mm，可有效防止堵塞。（二）、集水井基本參數(shù)集水井設(shè)計規(guī)模為5000m3/d，約折合208.3m3/h，按水力停留時間HRT為1.5h計，集水井容積應(yīng)為312.5m3，考慮到集水井進水口應(yīng)高于地面20—50cm，集水井初步設(shè)計為L×B×H=10m×8m×5m。（三）、泵參數(shù)型號125-230C，流量237.6m3/h，兩臺，一用一備。揚程7.3m,轉(zhuǎn)速1480（r/min）,功率11KW，效率74%，工作時間24h/d。（四）、人工濕地基本參數(shù)

1、濕地表面積的預(yù)料

計算公式：As=(Q×（lnCo－lnCe）)/(Kt×d×n)

其中As為濕地面積（m2）

Q為流量（m3/d），假定流量為5000m3/d。

Co為進水BOD（mg/l），假定進水BOD為200mg/l。

Ce為出水BOD（mg/l），假定出水BOD為20mg/l。

Kt為與溫度相關(guān)的速率常數(shù)，Kt＝1.014×（1.06）（T－20），T假定為25，則Kt=1.357。

d為介質(zhì)床的深度，一般從60－200cm不等，大都取100－150cm，項目取120cm。

n為介質(zhì)的孔隙度，一般從10－40％不等。

表5—1人工濕地面積計算表

孔隙度10％20％30％40％

濕地面積（m2）70701353512356717675

可見，填料床孔隙度的大小對人工濕地面積的影響較大。一般項目預(yù)料介質(zhì)的孔隙度為30%，則人工濕地面積約為23567m2，其中，水平濕地面積為20167m2，垂流式濕地面積為3400m2，

2、水力停留時間計算

計算公式：t=v×ε/Q

其中t：水力停留時間（d）

?????v：池子的容積（m3），容積為V=23567m2×1.2m=28202.4m3，

?????ε：濕地孔隙度，濕地中填料的空隙所占池子容積的比值，需試驗測定；本項目按30%計，

??????Q：平均流量（m3/d），假定流量為5000m3/d。

則：水力停留時間（d）=1.697d=40.7h。

3、水力負荷計算

計算公式：HLR=Q/As

Q=5000m3/d。

As=23567m2。

則HLR=0.2122m3/m2.d。

4、水力管道計算

計算公式V＝πR2×S＝Q/t

V：流量

R：管徑

S：流速，0.5m/s

Q：總流量，Q=5000m3/d。

t：停留時間，t=1.697d=40.7h。

可以計算出R=0.1474m，可用D30的水利砼管管道，也可以用D30的不銹鋼管。

5、平面設(shè)計

（1）水平潛流濕地

水平表面流濕地一般長寬比約為10：1，而水平濕地面積約為20167m2，As1=L×B=10B×B=20167m2，B=44.91m，取45m；L約等于449.1m，取450m，As1=L×B=450m×45m。

（2）潛流濕地

潛流濕地面積約為3400m2，可用下式計算：

AS2=Q×(lnC0—lnCe)/(Kt×Dn)

但由于整個濕地系統(tǒng)是依據(jù)整體計算，無法用BOD的初始濃度和出水濃度單獨進行計算，潛流濕地床長度過長,易造成濕地床中的死區(qū),且使水位難于調(diào)整,不利于植物的栽培，L:B一般限制在1—3之間,為便于管理，潛流濕地最好與水平流濕地同寬，因此B=45m；則L=75.6m，取80m，As2=L×B=80×45=3600m2。6、結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）進出水系統(tǒng)的布置：

濕地床的進水系統(tǒng)應(yīng)保證配水的勻稱性，一般采納多孔管和三角堰等配水裝置。進水管應(yīng)比濕地床高出0.5m。濕地的出水系統(tǒng)一般依據(jù)對床中水位調(diào)整的要求，出水區(qū)的末端的礫石填料層的底部設(shè)置穿孔集水管，并設(shè)置旋轉(zhuǎn)彎頭和限制閥門以調(diào)整床內(nèi)的水位。

（2）填料的運用：

水平表面流濕地床由兩層組成，表層土層，厚0.4m，礫石層鋪設(shè)厚度0.2m，總厚度0.6m；潛流濕地床由三層組成表層土層、中層礫石、下層小豆石(碎石)，鈣含量在2~2.5kg/100kg為好；土層0.4m，礫石層鋪設(shè)厚度0.5m。下層鋪設(shè)厚度0.3m，總厚度1.2m，人工濕地填料主要組成、厚度及粒徑分布見表5—2：人工濕地填料分析表

（3）潛流式濕地床的水位限制：床中水面浸沒植物根系的深度應(yīng)盡可能勻稱。

表5—2人工濕地填料分析表

填料層水平表面流濕地潛流濕地

土壤層石英砂，厚0.4m，粒徑2—6mm石英砂，厚0.4m，粒徑2—6mm

中間層礫石，厚0.2m，粒徑5—8mm礫石，厚0.5m，粒徑5—8mm

底層/碎石，厚0.3m，粒徑8—10mm

7、植被選擇

（1）．選用原則

1.1植物在具有良好的生態(tài)適應(yīng)實力和生態(tài)營建功能；

篩選凈化實力強、抗逆性相仿,而生長量較小的植物,削減管理上尤其是對植物體后處理上的很多困難。一般應(yīng)選用當?shù)鼗虮镜貐^(qū)自然濕地中存在的植物。

1.2植物具有很強的生命力和旺盛的生長勢；

①抗凍、抗熱實力

②抗病蟲害實力

③對四周環(huán)境的適應(yīng)實力

1.3所引種的植物必需具有較強的耐污染實力；

水生植物對污水中的BOD5?COD?TN?TP主要是靠附著生長在根區(qū)表面及旁邊的微生物去除的，因此應(yīng)選擇根系比較發(fā)達，對污水承受實力強的水生植物。

1.4植物的年生長期長

人工濕地處理系統(tǒng)中常會出現(xiàn)因冬季植物枯萎死亡或生長休眠而導(dǎo)致功能下降的現(xiàn)象，因此，應(yīng)著重選用常綠冬季生長旺盛的水生植物類型。

1.5所選擇的植物將不對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成威逼，具有生態(tài)平安性；

1.6具有肯定的經(jīng)濟效益、文化價值、景觀效益和綜合利用價值。

由于所處理的污水不含有毒、有害成分,可以考慮其綜合利用。(2)．配置分析

2.1依據(jù)植物類型分析

2.1.1漂移植物

漂移植物中常用作人工濕地系統(tǒng)處理的有水葫蘆、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。

2.1.2根莖、球莖及種子植物

這類植物主要包括睡蓮、荷花、馬蹄蓮、慈姑、荸薺、芋、澤瀉、菱角等。

2.1.3挺水草本植物類型

這類植物包括蘆葦、茭草、香蒲、旱傘竹、皇竹草、藨草、水蔥、水莎草、紙莎草等，為人工濕地系統(tǒng)主要的植物選配品種。依據(jù)這類植物的生長特性，它們即可以搭配種植于潛流式人工濕地，也可以種植于表流式人工濕地系統(tǒng)中。

2.1.4沉水植物類型

沉水植物一般原生于水質(zhì)清潔的環(huán)境，其生長對水質(zhì)要求比較高，因此沉水植物只能用作人工濕地系統(tǒng)中最終的強化穩(wěn)定植物加以應(yīng)用，以提高出水水質(zhì)。

2.2原生環(huán)境分析

依據(jù)植物的原生環(huán)境分析，原生于實土環(huán)境的植物如美人蕉、蘆葦、燈心草、旱傘竹、皇竹草、蘆竹、薏米等，其根系生長有向土性，可配置于表面流濕地系統(tǒng)和潛流濕地土壤中；如水蔥、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生長已經(jīng)適應(yīng)了無土環(huán)境，因此更相宜配置于潛流式人工濕地。

2.3養(yǎng)分需求分析

依據(jù)植物對養(yǎng)分的需求狀況分析，由于潛流式人工濕地系統(tǒng)填料之間的空隙大，植物根系與水體養(yǎng)分接觸的面積要較表流式人工濕地廣，因此對于養(yǎng)分需求旺盛、植株生物量大、一年有數(shù)個萌發(fā)高峰的植物如香蒲、菖蒲、水蔥、水莎草等植物相宜栽種于潛流濕地；而對于養(yǎng)分生長與生殖生長并存，生長緩慢，一年只有一個萌發(fā)高峰期的一些植物如蘆葦、茭草等則配置于表面流濕地系統(tǒng)。

2.4適應(yīng)力分析

一般高濃度污水主要集中在濕地工藝的前端部分。因此前端工藝部分一般選擇耐污染實力強的植物，末端工藝由于污水濃度降低，可以考慮植物景觀效果。表5—3水平表面流——潛流復(fù)合型濕地植物選擇及搭配表

植物類型水平表面流型潛流型備注

漂移植物水葫蘆、浮萍水葫蘆少量

根莖、球莖睡蓮、荷花//

挺水植物蘆葦、美人蕉、燈心草蘆葦、菖蒲、水蔥、紙莎草主要植被

沉水植物///

（3）、植被選擇投資分析

本項目采納水平表面流——潛流復(fù)合型濕地系統(tǒng)，植被包括漂移植物、根莖、球莖、挺水植物等，其中以挺水植物為主；植物種類包括水葫蘆、浮萍、蘆葦、睡蓮、荷花、蘆葦、美人蕉、燈心草、菖蒲、水蔥、紙莎草等；其安排及投資分析如表5—4：

表5—4水平表面流——潛流復(fù)合型濕地植物安排及投資分析表

植物水葫蘆睡蓮荷花蘆葦美人蕉燈心草紙莎草菖蒲水蔥

數(shù)量（苗）8萬2萬2萬10萬4萬10萬1萬1萬1萬

單位價格0.055.03.00.350.90.250.60.30.3

合計（萬）0.41063.53.62.50.60.30.3

由以上可以看出，濕地植被需投資27.2萬左右（浮萍可就地獲得，未計入總成本）。

六、管理及勞動定員

（一）、管理重點

1、配水問題，潛流便利；

2、潛流濕地考慮砌隔墻，使流態(tài)接近志向推流；

3、通風問題；

4、回流，各個構(gòu)筑物最好能設(shè)回流管，以免檢修時能排空池體中的水；

5、污水管沒有90度彎頭，用45度斜管接，污水里面雜質(zhì)多，以讓污水排的更流暢；

6、剛好清洗填料，嚴格防止?jié)摿鞫氯?/p>

7、剛好收割填料上的植被。

（二）、勞動定員

由于人工濕地相對污水處理廠管理便利，運營成本大幅度下降，勞動定員可初定為3人（1000元/月.人）即可。

七、工程數(shù)量

挖方：Q11=L×B×H=450m×45m×0.9m+80m×45m×1.5m=23625m3；

填方：Q12=80m×45m×1.2m+450m×45m×0.6m=16470m3；

道路Q13=L×B×H=（530×2+45×2）m×6m×0.4m=2760m3；

集水井Q14=L×B×H=10m×8m×5m=400m3；

出水井Q15=L×B×H=10m×8m×4m=320m3；

基質(zhì)（混凝土）：Q16=L×B×H=530m×45m×0.3m=7155m3；

工程量為Q=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15=43575m3；Q16為底層基質(zhì)（防滲層）。

八、主要經(jīng)濟指標

工程總投資448.6萬元，其組成如下：

植被：27.2萬；

土方：43575m3×40元/立方（計機械）=174.3萬；

基質(zhì)（混凝土）:7155m3×200元/m3=143.1萬；

設(shè)備安裝及人工：（174.3+143.1）×25%=79.4萬；

運輸費用：（174.3+143.1+27.2）×1%=3.4萬；

工程管理費用：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）×2.5%=10.6萬；

不行預(yù)見費用：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）×2.5%=10.6萬.

由以上可以得知：

人工濕地單位水量投資897.2元/m3

單位水用電量0.0528千瓦時/m3

單位水量正常運營成本0.0628元/立方=0.0428元/m3+0.02元/m3

近年來，各種水處理技術(shù)在實際應(yīng)用中取得了不斷的發(fā)展，特殊是作為二級處理的活性污泥法以其工藝相對成熟、運行穩(wěn)定、處理效果好而成為城市污水處理的主流工藝，但傳統(tǒng)的活性污泥不僅基建投資大，運行費用高，且主要以去除碳源污染物為目的，對氮、磷等養(yǎng)分物質(zhì)的去除則微乎其微，經(jīng)處理后的出水排入水體后仍將引起“富養(yǎng)分化”等環(huán)境問題。三級處理雖可解決上述問題，但因投資和運行費用昂貴而難以大面積推廣。同時事實也說明，單純依靠傳統(tǒng)的人工處理方法在我國當前的狀況下尚難以從根本上解決水污染問題，只能延緩其發(fā)展趨勢。70年頭以來，人工濕地處理技術(shù)的提出和發(fā)展，為綜合解決上述問題供應(yīng)了一種新的選擇。人工濕地是一種人工建立和監(jiān)督限制的與自然濕地相類似的地面，是人為地將石、砂、土壤等一種或幾種介質(zhì)按肯定比例構(gòu)成基質(zhì)，并有選擇性地植入植物的污水處理生態(tài)系統(tǒng)[1]。由于人工濕地具有處理效果好、建設(shè)和運行費用低、易于維護管理等優(yōu)點]，因而受到世界各國的普遍重視，成為近年來發(fā)展較快的一種污水處理新技術(shù)。但是，由于人工濕地污水處理技術(shù)還處于開發(fā)階段，尤其在我國人工濕地污水處理技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用時間還相對較短，還沒有比較成熟的設(shè)計參數(shù)，其工藝設(shè)計也還處于試驗階段；人們對其的相識較少，加之存在很多亟待解決的問題，因而人工濕地的應(yīng)有潛力未能得到深化挖掘。人工濕地系以人工建立和監(jiān)督限制的、與沼澤地相類似的地面，通過自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物三者協(xié)同作用以達到對污水的凈化。此種濕地系統(tǒng)