人工濕地課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概 述2</b></p><p>　　1.1 垂直流人工濕地簡(jiǎn)述2</p><p>　　1.2人工濕地的凈化機(jī)理2</p><p>　　2 前處理工藝設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.

2、1 污水進(jìn)水水質(zhì)和出水要求2</p><p><b>　　2.2出水要求3</b></p><p>　　2.3 預(yù)處理設(shè)計(jì)及選型3</p><p>　　2.3.1 化糞池3</p><p><b>　　2.3.2格柵5</b></p><p>　　2.3.3格柵池

3、5</p><p>　　2.3.4調(diào)節(jié)池5</p><p>　　3 人工濕地參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算6</p><p>　　3.1 濕地表面積的計(jì)算6</p><p>　　3.2水力停留時(shí)間及表面負(fù)荷7</p><p>　　3.2.1 水力停留時(shí)間的計(jì)算7</p><p>　　3.2.2表面水力

4、負(fù)荷計(jì)算7</p><p>　　3.2.3管道設(shè)計(jì)8</p><p>　　4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及填料的選擇8</p><p>　　4.1 進(jìn)出水系統(tǒng)的布置8</p><p>　　4.2 填料的使用8</p><p>　　4.3植被的選擇原則8</p><p>　　4.4造價(jià)粗估及運(yùn)行管理

5、10</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)11</p><p><b>　　1 概 述</b></p><p>　　1.1 垂直流人工濕地簡(jiǎn)述</p><p>　　人工濕地作為一種低投資、 低能耗、 低處理成本和具有氮磷去除功能的廢水生態(tài)處理技術(shù)， 在廣大城鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景。 人工濕地因水流方式差

6、異可分為表面流濕地、 地下潛流濕地、 垂直流濕地和潮汐流濕地。 </p><p>　　垂直流濕地是將水生植物種植在填料床中， 污水在填料下垂直流動(dòng)， 氧氣通過(guò)大氣擴(kuò)散和植物傳輸進(jìn)入濕地系統(tǒng)。水流流經(jīng)床體后被鋪設(shè)在出水端底部的集水管收集， 然后排出處理系統(tǒng)。 污水直接與填料接觸， 通過(guò)基質(zhì)過(guò)濾、 吸附、 沉淀、 離子交換、 植物吸收和微生物降解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。垂直流濕地兼有表面流和潛流型人工濕地的特點(diǎn)， 脫

7、氮除磷效果好［1］。</p><p>　　1.2人工濕地的凈化機(jī)理</p><p>　　對(duì)SS：通過(guò)顆粒間相互引力作用及植物根系的阻截作用使可沉降及可絮凝固體被阻截而去除。</p><p>　　對(duì)N：①NH3-N被濕地植物和微生物同化吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物的一部分,可通過(guò)定期對(duì)植物的收割使N得到部分去除；②NH3-N在較高的pH值(pH>8)條件下向大氣中揮發(fā)；③

8、有機(jī)N經(jīng)氨化作用礦化為NH-N在好氧區(qū)經(jīng)亞硝化、硝化作用分別轉(zhuǎn)變?yōu)镹O-N和NO-N然后它們?cè)谌毖鹾陀袡C(jī)碳源的條件下，經(jīng)反硝化作用被還原為N2釋放到大氣中，達(dá)到最終脫氮的目的。</p><p>　　對(duì)P：濕地中P的去除過(guò)程包括植物根系吸收、生物作用過(guò)程、吸附和沉淀等，其中植物吸收微生物代謝和物理、化學(xué)作用較吸附和沉積作用要低，其主要通過(guò)對(duì)不溶性磷的吸附和沉積作用來(lái)實(shí)現(xiàn)P的去除。植物吸收的無(wú)機(jī)磷可通過(guò)定期對(duì)植物的收

9、割去除，物理化學(xué)作用對(duì)無(wú)機(jī)磷的去除，主要是可溶性的無(wú)機(jī)磷很容易與基質(zhì)中的Al3+、Fe3+、Ca2+ 等發(fā)生吸附與沉淀反應(yīng)。［10］</p><p>　　2 前處理工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 污水進(jìn)水水質(zhì)和出水要求</p><p>　　按照城鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)一般范圍，可認(rèn)為生活污水水質(zhì)狀況如下：</p><p>　　BOD 150-

10、-250 mg/l（取中間值200 mg/l）；</p><p>　　SS 200--300 mg/l（項(xiàng)目取中間值250 mg/l）；</p><p>　　NH3—N 30--40 mg/l（取中間值35 mg/l）；</p><p>　　P 8--10mg/l（取最大值10 mg/l）。</p><p>　　查國(guó)家統(tǒng)計(jì)局關(guān)于福建省2010

11、年人均用水量192L/人（取200L/人），本項(xiàng)目為設(shè)計(jì)一10戶(hù)型城市生活小區(qū)人工濕地，擬進(jìn)水量為10m³/d。</p><p><b>　　2.2出水要求</b></p><p>　　當(dāng)污水處理廠出水引入稀釋能力較小的河湖作為城鎮(zhèn)景觀用水和一般回用水等用途時(shí)，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。［2］</p><p>　　BOD： 10

12、mg/l；</p><p>　　SS： 10mg/l； </p><p>　　NH3—N： 15mg/l；</p><p>　　P： 0.5mg/l。</p><p>　　2.3 預(yù)處理設(shè)計(jì)及選型</p><p><b>　　2.3.1 化糞池</b></p>

13、<p>　　化糞池有效容積應(yīng)為污水部分和污泥部分容積之和，并宜按下列公式計(jì)</p><p><b>　　算：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Vw ——化糞池污水部分容積(m3)；</p><p>　　Vn ——化糞池污泥部分容積(m3)；<

14、/p><p>　　qw ——每人每日計(jì)算污水量(L/人·d), 查國(guó)家統(tǒng)計(jì)局關(guān)于福建省2010年人均用水量192L/人（取200L/人）；</p><p>　　tw ——污水在池中停留時(shí)間(h),應(yīng)根據(jù)污水量確定，宜采用12 h～24 h,一般取12h；</p><p>　　qn——每人每日計(jì)算污泥量(L/人·d)，見(jiàn)表2-2,取0.7L；</

15、p><p>　　tn ——污泥清掏周期應(yīng)根據(jù)污水溫度和當(dāng)?shù)貧夂驐l件確定，宜采用(3～12)個(gè)月，考慮夏季惡臭及成本取6個(gè)月；</p><p>　　bx ——新鮮污泥含水率可按95%計(jì)算；</p><p>　　bn ——發(fā)酵濃縮后的污泥含水率可按90%計(jì)算；</p><p>　　Ms ——污泥發(fā)酵后體積縮減系數(shù)宜取0.8；</p>&

16、lt;p>　　1.2——清掏后遺留20%的容積系數(shù)；</p><p>　　m ——化糞池服務(wù)總?cè)藬?shù),本項(xiàng)目設(shè)計(jì)為50人；</p><p>　　bf ——化糞池實(shí)際使用人數(shù)占總?cè)藬?shù)的百分?jǐn)?shù)，可按表2-3，取70%</p><p><b>　　可得，</b></p><p>　　Vw=3.5m³，Vn=0.0

17、7056m³</p><p>　　V=Vw+Vn=3.57m³</p><p>　　表2-1 化糞池每人每日計(jì)算污泥量（L）</p><p>　　表2-2 化糞池使用人數(shù)百分?jǐn)?shù)</p><p>　　化糞池距離地下取水構(gòu)筑物不得小于30m?；S池距建筑物距離不宜小于5m，以保持環(huán)境衛(wèi)生的最低要求。因此，本項(xiàng)目將化糞池設(shè)于地下

18、室或室內(nèi)樓梯間底下, 但一定要做好通氣、防臭、防爆措施［3］。</p><p>　　2.3.2格柵［4］</p><p>　　污水首先通過(guò)粗、細(xì)自動(dòng)格柵再進(jìn)入集水井，粗格柵柵距為20mm,主要去除較大雜質(zhì)，細(xì)格柵柵距3mm，主要去除較小雜質(zhì)。格柵位于格柵池內(nèi)，格柵池內(nèi)再備有一套人工水力格柵。當(dāng)自動(dòng)格柵需要維修時(shí)使用人工格柵，人工格柵間距為15mm。</p><p>

19、<b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)流量QMAX=84.2m3/d。柵前流速v1=0.7m/s，過(guò)柵流速v2=0.9m/s</p><p>　　柵條寬度s=10mm，格柵間隙d=20mm</p><p>　　柵前部分長(zhǎng)度0.5m，格柵傾角α=60°,進(jìn)水渠展開(kāi)角α1=20 °</p><

20、;p><b>　　草圖如下：</b></p><p><b>　　圖2-1</b></p><p><b>　　2.3.3格柵池</b></p><p>　　格柵池停留時(shí)間60分鐘，有效容積V1為：</p><p>　　V1=≈0.42 m3

21、 </p><p>　　在生活污水進(jìn)入沉砂調(diào)節(jié)池前設(shè)置一道人工格柵，用以去除生活污水中的軟性纏繞物、較大固顆粒雜物及漂浮物，從而保護(hù)后續(xù)工作水泵使用壽命并降低系統(tǒng)處理工作負(fù)荷。</p><p>　　格柵池是為了安置自動(dòng)粗細(xì)格柵，生活污水通過(guò)格柵后流入調(diào)節(jié)池。</p><p><b>　　2.3.4調(diào)節(jié)池</b></p>

22、<p>　　本項(xiàng)目污水流量為10m³/d，取生活污水流量總變化系數(shù)Ks為3.0，則Q=30m³/d，停留時(shí)間取8h。</p><p>　　則，容積為V=30÷24×8=10m³</p><p>　　調(diào)節(jié)池長(zhǎng)寬設(shè)2.5×2.5m，有效水深為h=V/(B×L)=1.6m</p><p>　

23、　調(diào)節(jié)池配置污水提升泵，參數(shù)如下</p><p><b>　　表2-3</b></p><p>　　3 人工濕地參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1 濕地表面積的計(jì)算</p><p><b>　　計(jì)算公式：</b></p><p>　　As=(Q×（lnCo－

24、lnCe）)/(Kt×d×n)［5］</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　As——濕地面積（m2） Q——流量（m3/d），流量為10 m3/d。 Co——進(jìn)水BOD（mg/l），進(jìn)水BOD為200mg/l。 Ce——出水BOD（mg/l），出水BOD為10mg/l。 Kt——與溫度相關(guān)的

25、速率常數(shù)，Kt＝1.014×（1.06）（T－20），T假定為25，則Kt=1.357。 d——介質(zhì)床的深度，一般從60－200cm不等，大都取100－150cm，項(xiàng)目取120cm。 n——介質(zhì)的孔隙度，一般從10－40％不等。</p><p>　　表3—1 人工濕地面積計(jì)算表</p><p>　　可見(jiàn)，填料床孔隙度的大小對(duì)人工濕地面積的影響較大。一般項(xiàng)目預(yù)計(jì)介

26、質(zhì)的孔隙度為30%，則人工濕地面積約為61.32m2。</p><p>　　通過(guò)表面積確定濕地床體的幾何尺寸．濕地床長(zhǎng)度一般為20 m～50 m。過(guò)長(zhǎng)，易造成濕地床中的死區(qū)，且使水位難于調(diào)節(jié)，不易植物的栽培。濕地長(zhǎng)寬比也不應(yīng)過(guò)大，建議控制在3：1以下，通常采用1：1；土壤為主的系統(tǒng)，應(yīng)小于1：1．濕地床底坡一般取1％ ～8％，需根據(jù)基質(zhì)性質(zhì)及濕地尺寸加以確定，對(duì)以礫石為基質(zhì)的濕地床一般取2％［9］。</p&

27、gt;<p>　　本項(xiàng)目采取長(zhǎng)寬比為2:1的兩池式垂直流人工濕地。</p><p>　　長(zhǎng)為8m,寬為4m,總面積A=8×4×2=64m2>61.32m2,滿足要求。</p><p>　　3.2水力停留時(shí)間及表面負(fù)荷</p><p>　　3.2.1 水力停留時(shí)間的計(jì)算 </p><p><b>

28、;　　計(jì)算公式：</b></p><p>　　t=v×ε/Q 其中，</p><p>　　T——水力停留時(shí)間（d）  v——池子的容積（m3），容積為V=㎡×1.2m=76.8m3，  ε——濕地孔隙度，濕地中填料的空隙所占池子容積的比值，需實(shí)驗(yàn)測(cè)定，本項(xiàng)目按30%計(jì)；  Q——平均流量（m3/d），假定流量為

29、10m3/d。</p><p>　　則：水力停留時(shí)間（d）=2.30d=55.2h。</p><p>　　查《人工濕地污水處理技術(shù)規(guī)范》，垂直流人工濕地水力停留時(shí)間為1-3d，滿足要求。</p><p>　　3.2.2表面水力負(fù)荷計(jì)算</p><p><b>　　計(jì)算公式：</b></p><p>

30、;<b>　　HLR=Q/A</b></p><p>　　Q——平均流量（m3/d），假定流量為10m3/d。</p><p>　　As——濕地面積（m2）,A= 64.0m2。</p><p>　　則,HLR=0.156m3/ m2.d。</p><p>　　查《人工濕地污水處理技術(shù)規(guī)范》，垂直流人工濕地水力負(fù)荷應(yīng)小于

31、1.0 m3/ m2.d，滿足要求。</p><p><b>　　3.2.3管道設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　管道設(shè)計(jì)原則：</b></p><p>　?。?）穿孔管的長(zhǎng)度應(yīng)與人工濕地單元的寬度大致相等。管孔密度應(yīng)均勻，管孔的尺寸和間距取決于污水流量和進(jìn)出水的水力條件，管孔間距不宜大于人工濕地單元寬度的10%。

32、</p><p>　　（2）穿孔管周?chē)诉x用粒徑較大的基質(zhì)，其粒徑應(yīng)大于管穿孔孔徑。</p><p>　　4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及填料的選擇</p><p>　　4.1 進(jìn)出水系統(tǒng)的布置</p><p>　　濕地床進(jìn)水時(shí)需盡量保證配水的均勻性，多采用多孔管或三角堰等。垂直流濕地常采用多孔管進(jìn)水，架設(shè)在床面上或埋于床體底部，埋于床面底部的缺點(diǎn)是配水調(diào)節(jié)

33、較為困難。因而，多孔管設(shè)于高出床面0.5 m左右，以防床面淤泥和雜草積累而影響配水［6］。</p><p>　　濕地的出水系統(tǒng)可采用溝排、管排、井排等方式，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮受納水體的特點(diǎn)、濕地系統(tǒng)的布置及場(chǎng)地條件等因素．為有效的控制濕地水位，垂直流人工濕地排水系統(tǒng)一般是在基質(zhì)層布設(shè)穿孔集水管，并設(shè)置旋轉(zhuǎn)彎頭和控制閥門(mén)．對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)，進(jìn)出水管的設(shè)置需考慮防凍措施，并在系統(tǒng)的必要部位設(shè)置控制閥和放空閥。</p>

34、;<p><b>　　4.2 填料的使用</b></p><p>　　基質(zhì)的選用過(guò)程中通常需要考慮以下幾個(gè)因素：</p><p>　　(1)具有良好的吸附性能和離子交換性能(2)基質(zhì)的粒徑不宜過(guò)大或過(guò)小，粒徑太小，基質(zhì)的水力傳導(dǎo)率較小，容易造成堵塞，形成地表漫流；粒徑太大，單位體積內(nèi)微生物可附著的面積較小(3)有利于生物膜的形成和更新，有利于提高有機(jī)物和

35、氮的去除效率(4)價(jià)廉</p><p>　　表層填料厚度0.1m，處理區(qū)填料厚度0.5m，下層鋪設(shè)夯實(shí)厚度0.6的黏土層作為防滲層，總厚度1.2m。</p><p>　　表4-1 填料層一覽表</p><p>　　4.3植被的選擇原則</p><p>　?。?） 植物在具有良好的生態(tài)適應(yīng)能力和生態(tài)營(yíng)建功能；</p><p&

36、gt;　　篩選凈化能力強(qiáng)、抗逆性相仿,而生長(zhǎng)量較小的植物,減少管理上尤其是對(duì)植物體后處理上的許多困難。一般應(yīng)選用當(dāng)?shù)鼗虮镜貐^(qū)天然濕地中存在的植物。</p><p>　?。?）植物具有很強(qiáng)的生命力和旺盛的生長(zhǎng)勢(shì)；</p><p><b>　　① 抗凍、抗熱能力</b></p><p><b>　?、诳共∠x(chóng)害能力</b><

37、;/p><p>　?、蹖?duì)周?chē)h(huán)境的適應(yīng)能力</p><p>　?。?）所引種的植物必須具有較強(qiáng)的耐污染能力；</p><p>　　水生植物對(duì)污水中的BOD5?COD?TN?TP主要是靠附著生長(zhǎng)在根區(qū)表面及附近的微生物去除的，因此應(yīng)選擇根系比較發(fā)達(dá)，對(duì)污水承受能力強(qiáng)的水生植物。</p><p>　　（4）植物的年生長(zhǎng)期長(zhǎng)；</p>&

38、lt;p>　　人工濕地處理系統(tǒng)中常會(huì)出現(xiàn)因冬季植物枯萎死亡或生長(zhǎng)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(zhǎng)旺盛的水生植物類(lèi)型。</p><p>　?。?）所選擇的植物將不對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅，具有生態(tài)安全性；</p><p>　　（6）具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、文化價(jià)值、景觀效益和綜合利用價(jià)值［7］。</p><p>　　由于所處理的污水不含有毒、有

39、害成分,可以考慮其綜合利用。而作為景觀人工濕地以及垂直流人工濕地植物對(duì)養(yǎng)分的需求情況分析，本項(xiàng)目主要采用風(fēng)信子、美人蕉、燈芯草、菖蒲以及花葉蘆荻。每平方米栽種8－10穴，每穴栽水竹、蕨草2－3株，美人蕉1－2株。</p><p>　　表4-2 植物費(fèi)用表</p><p>　　由以上可以看出，濕地植被需投資657元左右，此外，還可就地取材選用本地植物以保持濕地的多樣性。</p>

40、<p>　　4.4造價(jià)粗估及運(yùn)行管理</p><p>　　4-3 預(yù)計(jì)所需費(fèi)用</p><p><b>　　運(yùn)行管理：</b></p><p>　　1、配水問(wèn)題，對(duì)于較小人工濕地處理系統(tǒng)常用的進(jìn)水裝置是穿孔的PVC管，長(zhǎng)度與濕地寬度相當(dāng)，均勻穿孔，孔間距為濕地寬度的10%［5］；</p><p><b

41、>　　2、通風(fēng)問(wèn)題；</b></p><p>　　3、污水管沒(méi)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；</p><p>　　4、及時(shí)清洗填料，嚴(yán)格防止?jié)摿鞫氯?lt;/p><p>　　5、及時(shí)收割填料上的植被；</p><p>　　6、可請(qǐng)物業(yè)單位安排一個(gè)兼職，定期管理系統(tǒng)。</p>&

42、lt;p>　　參 考 文 獻(xiàn)</p><p>　　［1］ 白玉華,章小軍,雷志洪等.垂直流人工濕地凈化機(jī)理及工程實(shí)踐［J］.北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,34（7）：761-766.</p><p>　?。?］ GB50015城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn).</p><p>　?。?］ 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范.</p><p>　?。?/p>

43、4］ 鄭銘，劉宏，陳萬(wàn)金.環(huán)保設(shè)備［M］.化學(xué)工業(yè)出版社［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2011:1-5.</p><p>　?。?］ 崔理華，盧少勇.污水處理的人工濕地構(gòu)建技術(shù)［M］.化學(xué)工業(yè)出社,2009:146-152.</p><p>　?。?］ 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范.</p><p>　　［7］ 謝 嬌，鮑建國(guó)，易振輝.人工濕地植物特性的研究及植物配置分析［J］

44、.化學(xué)工程與裝備，2011,（4）:164-166.</p><p>　　［8］ 唐受印.廢水處理工程［M］.化學(xué)工業(yè)出版社,2012：15-19.</p><p>　?。?］ 李忠衛(wèi)，王全金，李 麗.垂直流人工濕地設(shè)計(jì)工藝概述［J］. 華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2008,25(3):40-43.</p><p>　　［10］ 白玉華,章小軍,雷志洪等. 垂直流人工濕地