人工濕地污水處理設(shè)計

1、人工濕地污水處理技術(shù),目錄,第一章 人工濕地概述,1.1 濕地的定義1.2人工濕地定義1.3人工濕地的特點1.4人工濕地的基本類型1.5人工濕地的工藝流程1.6 人工濕地的選址及總體布置1.7 濕地植物,第二章 表流人工濕地,2.1 表流濕地特點2.2 設(shè)計參數(shù)2.3 表流濕地面積計算2.4 濕地進水及出水裝置2.5 表流濕地的缺點及解決方法,第三章 潛流人工濕地,3.1 潛流濕地的特點3.2 潛流濕地

2、的構(gòu)造3.3 潛流濕地的設(shè)計3.4 潛流濕地的缺點及解決方法,第四章 人工濕地的設(shè)計工作流程及工程做法,4.1 設(shè)計準(zhǔn)備4.2 前期方案4.3 初步設(shè)計4.4 施工圖設(shè)計,第六章 現(xiàn)行規(guī)范中需要實際完善的數(shù)據(jù),第五章 工程案例簡介,5.1章丘白云湖秀江河入湖口人工濕地工程 5.2齊河縣晏黃溝人工濕地工程 5.3夏津縣污水處理廠排水人工濕地工程 5.4德州谷神集團人工濕地水質(zhì)凈化工程,6.16.26.36.

3、4,一、人工濕地概述,《濕地公約》對濕地的定義為“濕地指不問其為天然或人工、常久或暫時之沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，帶有靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水水體者，包括低潮時水深不超過6米的水域。潮濕或淺積水地帶發(fā)育成水生生物群和水成土壤的地理綜合體。是陸地、流水、靜水、河口、和海洋系統(tǒng)中各種沼生、濕生區(qū)域的總稱?！?沼澤,河道,灘地,池塘,1.1 濕地的定義,人工濕地是由人工建造和控制運行的與天然濕地類似的地面，將污水有控制的投配

4、到濕地中，污水在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水進行處理的一種技術(shù)。,1.2 人工濕地定義,潛流人工濕地原理圖,一、人工濕地概述,人工濕地作為一種新型的生態(tài)污水處理技術(shù)，具有投資少、運行費用低、處理效果穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷能力強等優(yōu)點。該技術(shù)利用基質(zhì)、植物、微生物的協(xié)同凈化能力處理污水， 同時還可提高生物多樣性， 美化生態(tài)景觀， 具有一定的經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益， 受到了世

5、界各國的普遍關(guān)注。在北京地區(qū)已建成并正常運行的大規(guī)模濕地分別位于奧體公園和園博園。,園博園,奧體公園,1.3 人工濕地的特點：,一、人工濕地概述,按照工程設(shè)計和水體流態(tài)的差異， 人工濕地污水處理系統(tǒng)分為表面流濕地、水平潛流濕地和垂直流濕地三種主要類型，水平潛流濕地和垂直潛流濕地可統(tǒng)稱為潛流濕地。各類型在運行、控制等方面的諸多特征存在著一定的差異。,1.4 人工濕地的基本類型,一、人工濕地概述,1.5.1人工濕地單元的布水方式,推流式

6、,回流式,階梯進水式,復(fù)合式,1.5 人工濕地的布水方式及工藝流程,推流式為最常用的方式；階梯進水可減輕單元前端的負(fù)荷，使前端填料的負(fù)荷均勻，避免處理床前部堵塞；回流式可對進水進行一定的稀釋，增加水中的溶解氧。出水回流還可促進填料床中的硝化和反硝化作用，采用低揚程水泵，通過水力噴射或跌水等方式進行充氧。復(fù)合式則一方面設(shè)置出水回流，另一方面還將進水分布至填料床的中部，以減輕填料床前端的負(fù)荷。實際設(shè)計中，人工濕地的運行可根據(jù)處理規(guī)模的大小

7、進行多級串聯(lián)或附加必要的預(yù)處理、后處理設(shè)施構(gòu)成。這樣的多種方式的組合，一般有單一式、并聯(lián)式、串聯(lián)式和綜合式。,一、人工濕地概述,人工濕地的布水方式有多種,目前采用的主要有:推流式、階梯進水式、回流式和復(fù)合式4 種：,1.5.2 人工濕地工藝流程,一、人工濕地概述,人工濕地工藝流程應(yīng)根據(jù)污水特征、出水水質(zhì)要求等因素進行確定。當(dāng)來水污水為生活污水或類似污水時，應(yīng)先經(jīng)過預(yù)處理設(shè)施后再進濕地單元；當(dāng)人工濕地用于深度凈化污水處理廠排水或污染河道水

8、等低污染水時則無需做預(yù)處理。工藝流程簡圖如下 ：,預(yù)處理設(shè)施,（1）格柵池,格柵池中宜設(shè)置粗、細(xì)兩道，以攔截較大體積的雜志，防止堵塞布水口。,（2）沉砂池,污水的SS 含量大于100mg/L時，宜設(shè)沉淀池。沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保護管道、閥門等設(shè)施免受磨損和阻塞，一般采用平流式沉砂池。為保證沉沙效果，沉砂池中水平流速宜≤0.1m/s。,（4）化糞池,化糞池作為一級處理時，BOD

9、去除率按20%計算，水力停留時間一般按24小時計算。,（5）調(diào)節(jié)池,當(dāng)來水水質(zhì)及水量不穩(wěn)定時宜建調(diào)節(jié)池，起到調(diào)節(jié)水量、均恒水質(zhì)作用，其停留時間一般按4~6小時計算。,（3）水解酸化池,污水的BOD5/CODCr小于0.3時，宜采用水解酸化預(yù)處理工藝，水解酸化池可將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，將環(huán)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為鏈狀結(jié)構(gòu)，進一步提高了廢水的BOD/COD比，增加了廢水的可生化性，為后續(xù)的好氧生化處理創(chuàng)造了良好的環(huán)境。處理生活污水的水力停留時間

10、為3小時左右。,（6）接觸厭氧池,接觸厭氧池內(nèi)宜用固著型彈性填料，填料間宜保持10~30cm間距以防堵塞，水力停留時間宜≥18小時。,（7） 曝氣生物慮池,生物濾池濾料應(yīng)具有強度大、不易磨損、空隙率高、比表面積大、化學(xué)物理穩(wěn)定性好、易掛膜、生物附著性強、比重小和不易堵塞的性質(zhì)。曝氣生物濾池的BOD5容積負(fù)荷宜為3-6kg/（m3·d）。水力停留時間宜≥ 6小時。,一、人工濕地概述,后處理,為保證濕地出水穩(wěn)定達標(biāo)，在濕地出水端增

11、加后處理設(shè)施以提升凈化效果或強化處理某一種或幾種不達標(biāo)的污染物。其形式有：強化處理池、加藥池、穩(wěn)定塘等。,1.6 人工濕地的選址及總體布置,1.6.1 人工濕地污水處理設(shè)施位置的選擇，應(yīng)符合區(qū)域總體規(guī)劃及環(huán)境影響評價的要求，并應(yīng)結(jié) 合下列 因素綜合確定：,（1）濕地的選址應(yīng)靠近污水源頭，本著污水就近處理的原則；（2）濕地選址應(yīng)充分利用建設(shè)地地形落差進行污水自然充氧，減少或不用曝氣設(shè)施、提升設(shè)備而 達到排水通暢、降低能耗的要求；

12、（3）避免占用耕地，充分利用荒地或綠地；（4） 處理設(shè)施地點應(yīng)便于施工、維護和管理等；（5）合理處理好與周邊環(huán)境的關(guān)系，避免臭氣、蠅蟲等影響居民生活。,一、人工濕地概述,人工濕地的選址擇，還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、氣象、水文特征等因素，并進行工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等方面勘察，避免人工濕地的裂損、淹沒、倒灌、排水不暢等情況發(fā)生。,1.6.2 人工濕地總體布局應(yīng)在滿足功能的前提下，還要滿足其景觀、科教、宣傳等功能。,人工濕地處理構(gòu)筑物的間距應(yīng)緊湊、

13、合理，滿足各構(gòu)筑物的工程施工、設(shè)備安裝、填料裝填、濕地池疏通及日常管理的要求。各設(shè)施間的管道關(guān)系應(yīng)根據(jù)其使用性質(zhì)合理設(shè)置管件及超越、應(yīng)急排放等措施。 人工濕地須設(shè)置合理的交通，尤其濕地公園，交通的設(shè)計應(yīng)根據(jù)其能容納的人流量及使用性質(zhì)而定。 設(shè)計過程中宜因地制宜的設(shè)置人流集散地、休息設(shè)施及各種宣傳解說設(shè)施等。 綜合考慮人工濕地系統(tǒng)的輪廓、不同類型人工濕地單元的搭配、水生植物的配置、景觀小品設(shè)施營建

14、等因素，使工程達到相應(yīng)的景觀效果。,一、人工濕地概述,濕地中的棧道,濕地中的溢流堰,廣場及宣傳設(shè)施,邊緣柔化的潛流濕地,吸收利用和吸附富集污染物質(zhì)、傳輸氧到濕地系統(tǒng)、為微生物提供棲息 地、維持系統(tǒng)的穩(wěn)定、積累有機物質(zhì)。,1.73 濕地植物種類：,濕地植物按其生長形態(tài)可分為挺水植物、浮葉植物和沉水植物。,一、人工濕地概述,1.7 濕地植物,1.72 植物的選擇應(yīng)按照以下條件：,當(dāng)?shù)赝林参铮钅苓m應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件有較高的生產(chǎn)力，對營養(yǎng)物

15、質(zhì)有較快的吸收能力根系發(fā)達移植后易成活容易獲得，價格低廉。多年生植物（不需每年種植）對高營養(yǎng)濃度污水有耐性（尤其要對NH3-N，大多水生植物耐氨氮濃度在150mg/L）,挺水植物具有中空的根莖，根系發(fā)達。主要功能是為濕地內(nèi)部填料中輸氧、為微生物提供生長場所、吸收水中的污染物等，種類繁多景觀效果較好，挺水植物常見的種類有蘆葦、香蒲、荷花、茭白、千屈菜、再力花、黃花鳶尾、變?nèi)~蘆竹等。部分種類如茭白、荷花等具有經(jīng)濟價值。,1.71

16、人工濕地系統(tǒng)中，植物作用,浮葉植物的大面積葉片漂浮在水面可以有效控制水華的爆發(fā)。具有較高的觀賞價值，浮葉植物常見種類有睡蓮、芡實、荇菜、萍蓬草等。部分種類如芡實、荇菜、菱角等具有經(jīng)濟價值。,沉水植物主要是藻類及眼子菜屬及苦草屬植物。常見種類有黑藻、輪藻、狐尾藻、苦草、菹草、及各種眼子菜。其植物體的各部分都可吸收水分和養(yǎng)料，通氣組織特別發(fā)達，有利于在水中缺乏空氣的情況下進行氣體交換。大多是魚類的餌料及微生物的棲息場所，對圍護生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定

17、具有特別重要的作用。對光合作用強烈，對增加水中溶解氧的濃度具有明顯的效果，對水深水質(zhì)有一定要求，水的透光性不能太差，否則影響其光合作用。生長水深一般小于2米。,1.74 常用的濕地植物習(xí)性及造價：,①. 蘆葦,蘆葦是一種適應(yīng)性廣、抗逆性強、生物量高的優(yōu)良濕地植物，具有耐深水、耐寒、抗旱、抗高溫、抗倒伏、成活率高等特點。能達到短期成型、快速成景等優(yōu)點。生命力強，易管理。適應(yīng)壞境廣，其適種水生范圍比較廣為0~1米以上。種植密度可控制在6~1

18、0株/㎡，蘆葦生長、分蘗很快，春季種植后當(dāng)年就可以形成健康的群落。 每平方米綜合單價約為30元。,一、人工濕地概述,挺水植物：,②. 香蒲,香蒲為多年生水生或沼生草本，根狀莖乳白色，地上莖粗壯，向上漸細(xì)，高1.3-2米，用分株繁殖。3 - 4月種植，每株帶有一段根莖或須根，選淺水處種植密度為10株/㎡。適合水深為0~600厘米。 每平方米綜合單價約為25元。,③. 千屈菜,千屈菜為多年生草本，根莖橫臥于地

19、下，粗壯；莖直立，多分枝，高30-120厘米，濕生植物，最大生長水深為30厘米。種植密度為6株/平米?？煞N植在潛流濕地及表流濕地。 每平方米綜合單價約為25元。,④. 黃花鳶尾,黃花鳶尾是多年生挺水型水生植物， 別名黃菖蒲，株高60~90厘米，花黃色觀賞價值較高，價格便宜，對環(huán)境要求不高。適合生長在較潮濕的地面或淺水中，較耐水耐旱。種植密度約為10株/㎡。 每平方米綜合單價約為30元。,一、人工濕地概

20、述,⑤. 再力花,再力花是多年生挺水型水生植物， 別名水竹芋，株高可達2米，冬季能耐短時間的-5℃低溫。黃河以北地區(qū)不適合種植。適合生長水深60厘米以內(nèi)，栽植時一般每叢10芽、每平方米2～3叢。以根莖分株培植。 每平方米綜合單價約為30~40元。,⑥. 梭魚草,梭魚草是多年生挺水型水生植物， 別名海壽花，株高可達80~150厘米，黃河以北地區(qū)冬季必須進行越冬處理。適宜在20厘米以下的淺水中生長，適溫15℃至30℃，與千屈菜

21、、水蔥、再力花等相間種植，具有觀賞價值。栽植時一般每叢5~10芽、每平方米2～3叢。以根莖分株培植。梭魚草生長迅速，環(huán)境適宜時可短時間內(nèi)覆蓋大面積水面。 每平方米綜合單價約為30~40元。,⑦. 水蔥,水蔥是多年生挺水型水生植物株高1～2米，莖桿高大通直。適宜在20厘米以下的淺水中生長，適溫15℃至30℃，在濕地中一般做后景植物。栽植時一般每叢5~10芽、每平方米4～5叢。 每平方米綜合單價約為25~35元。

22、,一、人工濕地概述,⑧. 變?nèi)~蘆竹,變?nèi)~蘆竹別名花葉蘆竹，是一種多年生挺水植物。株高1.5~2.0m，喜溫喜光,耐濕較耐寒。在北方需保護越冬。適合生長水深60厘米以內(nèi)，種植密度為6~10株/㎡。 每平方米綜合單價約為20~30元。,一、人工濕地概述,⑨. 荷花,荷花是一種多年生挺水植物，濕地植物中最常用的植物之一，具有景觀效果好、適應(yīng)性強、種植范圍廣等特點。大株形品種如古代蓮、紅千葉相對水位深一些，但不能超過1.7米．中小

23、株形只適于20～60厘米的水深。種植密度為2~3株/㎡。具有很高的經(jīng)濟價值。 每平方米綜合單價約為30元。,①. 睡蓮,睡蓮是一種多年生浮葉植物，濕地植物中最常用的植物之一，花色種類繁多，具有景觀效果好、適應(yīng)性強、種植范圍廣等特點。適合生長水深120厘米以內(nèi)，種植密度為2~4頭/㎡。 每平方米綜合單價約為20~40元。,浮葉植物：,一、人工濕地概述,②. 芡實,芡實一種大型一年生浮葉型水生草本植物。葉片直徑可

24、達135厘米，喜溫喜光,耐濕較耐寒。適合生長水深150厘米以內(nèi)，種植密度為1~2株/㎡。種子繁殖。具有很高的經(jīng)濟價值。 每平方米綜合單價約為10~20元。,③. 萍蓬草,萍蓬草是多年生浮葉型水生草本植物，其形態(tài)和習(xí)性與睡蓮類似。適合生長水深150厘米以內(nèi)，種植密度為1~2株/㎡。具有很高的經(jīng)濟價值。 每平方米綜合單價約為10~20元。,④. 荇菜,荇菜是多年生浮葉型水生草本植物，性強健，耐寒又耐熱，喜靜水，適

25、應(yīng)性很強。適合生長水深150厘米以內(nèi)，種植密度為2~4株/㎡，可用種子繁殖及分株繁殖。具有很高的經(jīng)濟價值。 每平方米綜合單價約為10~20元。,一、人工濕地概述,沉水植物：,①. 黑藻,黑藻為 多年生沉水草本植物。葉輪生。適合生長水深100厘米以內(nèi)，種植密度為4~10株/㎡。種子繁殖，對底泥中弱吸附態(tài)磷及可還原性磷具有很強的吸收作用。黑藻是魚、蟹等水生動物最好的餌料，作為餌料具有耐高溫、不污染水質(zhì)、斷株再生能力強、適口性好

26、的特點。 每平方米綜合單價約為10~20元。,②. 輪藻,輪藻為多年生沉水草本植物。適合生長水深150厘米以內(nèi)，種植密度為4~10株/㎡。在淡水及半咸水中均能生長。輪藻的營養(yǎng)繁殖以藻體斷裂為主。 每平方米綜合單價約為10~20元。,③. 狐尾藻,狐尾藻為多年生粗壯沉水草本植物，葉通常4片輪生或3~5片輪生。能較快地除去水體中的氮、磷等富營養(yǎng)化元素，還能吸收其中的重金屬元素，是一種較強的凈化水體植物。適合生長水

27、深100厘米以內(nèi)，種植密度為4~10株/㎡。 每平方米綜合單價約為10~20元。,一、人工濕地概述,④. 苦草,苦草為多年生無莖沉水植物，有匍匐莖，葉基生，線形或帶形，長約20厘米，寬0.5-2厘米，綠色或略帶紫紅色，種植密度為10~20株/㎡，生長水深為1~1.5米。 每平方米綜合單價約為30~40元。,⑤. 菹草,菹草為多年生無莖沉水植物，莖稍扁，多分枝，近基部常匍匐地面，菹草的生命周期于多數(shù)

28、水生植物不同，它在秋季發(fā)芽，冬春生長，4～5月開花結(jié)果，夏季6月后逐漸衰退腐爛，種植密度為10~20株/㎡，生長水深為1~1.5米。菹草對鋅有較高的富集能力，在含鋅水中生長其體內(nèi)的含砷量可超過原來含鋅量的8倍。菹草對砷的凈化能力更強，在含砷水中生長其體內(nèi)的含砷量可超過原來含砷量的16倍。 每平方米綜合單價約為30~40元。,⑥. 竹葉眼子菜,竹葉眼子菜為多年生沉水植物，葉片長橢圓形或橢圓狀披針形褐綠色或暗綠色，根莖發(fā)達，白

29、色，節(jié)處生有須根。為眼子菜屬中葉型最大的種類，對水流有較高的耐受性。種植密度為10~20株/㎡，生長水深為1.5~2米。 每平方米綜合單價約為30~40元。,二、表流人工濕地,二、表流人工濕地,2.1 表流濕地特點,污水在濕地的土壤表層流動,水深較淺(一般在0. 1 - 0. 6m)，表面流濕地相對造價較低，可根據(jù)實際結(jié)合魚塘、灘地等地形。缺點是負(fù)荷較低，占地面積較大及存在一定的環(huán)境衛(wèi)生問題，在寒冷地區(qū)冬季結(jié)冰處理效果不明

30、顯。該類型在美國、加拿大、新西蘭、瑞典等國有較多分布。,2.2 設(shè)計參數(shù),2.2.1水深,二、表流人工濕地,表流濕地設(shè)計水深為0.3~0.5米。在實際工程中根據(jù)需要可適當(dāng)設(shè)置深水區(qū)，即生態(tài)滯留塘區(qū)（水深宜在2~2.5米）。深水區(qū)域具有較大的滯留能力，適當(dāng)設(shè)置深水區(qū)可為表流濕地提供厭氧及兼氧反應(yīng)區(qū)，深水區(qū)內(nèi)不宜種植水生植物，可通過設(shè)置人工水草等措施，改善微生物生長環(huán)境，增大生化反應(yīng)面積。生態(tài)滯留塘宜設(shè)置在實地進水口處。,2.2.2 BO

31、D5表面有機負(fù)荷及水力負(fù)荷 表流人工濕地BOD5 負(fù)荷為15～50 kg/hm2.d ，水力負(fù)荷為 ＜0.1 m3/m2.d。2.2.3 水力停留時間 表流濕地水力停留時間為4~8天。2.2.4 表流濕地單元幾何尺寸 表流人工濕地單元的長寬比宜控制在3:1～5:1。2.2.5 表流濕地水力坡度 表面流人工濕地的水力坡度宜為0~0.5%。2

32、.2.6 表流濕地進水水質(zhì)要求 BOD5 ≤50 ； CODCr ≤50 ； SS ≤100 ； NH3-N ≤10；TP ≤3。2.2.7 表流濕地污染物去除率 BOD5 ：40%～70% ； CODCr： 50%～60% ； SS ：50%～60% ； NH3-N ： 20%～50% ； TP ： 35%～70% 。,二、表流人工濕地,人工濕地的表面積設(shè)計

33、應(yīng)考慮最大污染負(fù)荷和水力負(fù)荷，可按BOD5表面負(fù)荷、水力負(fù)荷，應(yīng)取設(shè)計計算結(jié)果中的最大值，并校核水力停留時間是否滿足設(shè)計要求。,二、表流人工濕地,2.3 表流濕地面積計算,As = Q·C0 ／ ALR式中： As——— 濕地處理面積， hm2；Q——— 濕地進水流量， m3 ／ d；C0——— 進水BOD5的質(zhì)量濃度， kg ／m3；ALR———表面負(fù)荷率，kg/m2.d。,As = Q／ qhs式中：As——

34、人工濕地面積，m2；Q——人工濕地設(shè)計水量，m3/d； qhs——表面水力負(fù)荷，m3/（m2·d）。,2.4 表流濕地的布水及出水裝置,2.4.1濕地布水 進水管渠是向人工濕地中輸送污水的裝置，布水時應(yīng)盡量均勻。進水裝置還可用于調(diào)控流量，進水可靠重力流，也可以靠壓力流。重力流布水方式節(jié)省能量和運行維護費用，但需要大管徑的進水管以減少水頭損失。 布水管，需要在一端設(shè)清洗法蘭，以便周期去除積存的固

35、體。同時在可能出現(xiàn)氣體積累的地方設(shè)排氣閥。進水方式可采用單點布水、多點布水和溢流堰布水。 如果濕地進水區(qū)較窄或濕地呈狹長形（長寬比很大），可采用單點進水。如果進水區(qū)較寬，宜采用多點進水。采用溢流堰進水就是在濕地進水前設(shè)緩流池，緩流池出口也即濕地進口設(shè)多個，但需處于同一標(biāo)高位置，出水口設(shè)溢流堰進行均勻布水。,濕地進水方式示意圖,2.4.2濕地出水 濕地出水口設(shè)計對均勻布水、控制水位和監(jiān)控水量水質(zhì)都是非常重要的

36、。但為降低投資、運行和維護費用，出水口設(shè)計應(yīng)盡可能簡單。圖4所示為幾種常見的出水口形式。第一種為存在死區(qū)的單一出口，由于存在死區(qū)，水力停留時間縮短。第二種為多出口形式，可有效增加水力停留時間。第三種是在出水口側(cè)設(shè)計深水溝，水收集后經(jīng)出水堰流出。后兩種出口形式效果較好。出水口大小應(yīng)考慮傳輸最大日均流量，再加上濕地面積上的降雨量。 出水口的重要功能之一是控制濕地水位。水位的確定需要考慮植物生長的需要、水力停留時間和濕地單元的維

37、護等因素。,二、表流人工濕地,2.5 表流濕地的缺點及解決方法,表面流人工濕地處理系統(tǒng)在運行過程中可能出現(xiàn)的最大問題是“溝流”，這會降低濕地的有效處理面積。通過控制底面平整性及植物密度可以防治布水不均，因此對原有的溝渠、道路圍堰進行平整可以減少短流。同時，也可以采用類似折板的圍堰或橫向的深水溝進行重新布水，以達到均勻布水的目的。表面流濕地中的這些橫溝可以使水流橫向通暢流動，并保持恒定水頭，增加停留時間，提高面積效率。 在北

38、方，表流濕地冬季的處理效果極不明顯?？梢钥紤]改善表流濕地的基質(zhì)，如在表流濕地中增設(shè)礫石、適當(dāng)設(shè)置深水區(qū)等措施，在水生植物休眠時期改善濕地內(nèi)微生物生長環(huán)境，發(fā)揮微生物的凈化作用。 另，在各方面條件已定的情況下盡量增加水路的長度也有利于水質(zhì)凈化。,二、表流人工濕地,三、潛流人工濕地,污水在濕地床的表面下流動,一方面可以充分利用填料表面生長的生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料截留等作用,提高處理效果和處理能力;另一方面由于水流

39、在地表下流動,保溫性好,處理效果受氣候影響較小,且衛(wèi)生條件較好,是目前國際上較多研究和應(yīng)用的一種濕地處理系統(tǒng)。,三、潛流人工濕地,3.1 潛流濕地的特點,潛流濕地由收集和預(yù)處理設(shè)施、布水集水設(shè)施、濕地單元三個個主要部分組成。水平潛流濕地與垂直潛流濕地組成部分相同，只是布水集水設(shè)施的布置方式不同。,3.2.1 收集和預(yù)處理設(shè)施,由污水集水管網(wǎng)、污水集水池、格柵和沉淀池等組成。如果取水于被污染的河流、或污水處理廠排水等可根據(jù)實際情況取消污水

40、集水管網(wǎng)和污水集水池等。預(yù)處理設(shè)施的設(shè)計參數(shù)：沉淀池流速宜小于0.3m/s;水解酸化池水力停留時間宜大于3小時。,3.2 潛流濕地的構(gòu)造,三、潛流人工濕地,自然式集水池,強化預(yù)處理池,水解酸化池,3.2.2 布水集水設(shè)施,由配水井、配水槽、配水管網(wǎng)、布水管、集水管和集水池組成 。,為保證布水均勻，布水系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)充分考慮布水系統(tǒng)前后端的水損。一般采用多孔管或三角堰等，多孔管可設(shè)于床面上或埋于床面以下。系統(tǒng)的進水流量可通過閥或閘板調(diào)節(jié)，

41、 過多的流量或緊急變化時應(yīng)設(shè)有溢流、分流措施。濕地各單元布水口的水量最好可控（如采用布水管時在布水管上加裝閥門），有利于調(diào)試及日常運行管理。在嚴(yán)寒地區(qū)， 進、出水管的設(shè)置須考慮防凍措施， 并在系統(tǒng)的必要部位設(shè)置控制閥和放空閥。流速控制： 配水槽的尺寸設(shè)計應(yīng)控制槽中流速≤0,3m/s。布水管、集水管根數(shù)的確定應(yīng)根據(jù)管中流速≤0.1m/s計算。,三、潛流人工濕地,配水井,配水槽,配水、集水槽,雙布水渠,集水渠,集水、布水渠,

42、3.2.3 潛流濕地單元,潛流濕地單元由圍護結(jié)構(gòu)、防滲、人工介質(zhì)、濕地植物組成的構(gòu)筑物，當(dāng)污水進入濕地單元，污染物被床體吸附、過濾、分解而達到水質(zhì)凈化的作用，是濕地系統(tǒng)的核心部分。其長寬比須控制在3:1以下。 潛流濕地一般要求表面平整，或非常小的坡度，因為坡度會促動水在表面的流動，破壞潛流條件。同時，表面平整對植物移植培養(yǎng)所需的水力淹沒條件也很有利。通過調(diào)整出水口高度，可形成所需的潛流水力梯度。床深視植物的根系生長深度確定，

43、一般30～60cm，但對于特定的低溫和植物條件，有的床體深度可達1m。,圍護結(jié)構(gòu)：,濕地單元的圍護結(jié)構(gòu)一般采用砌體或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在地質(zhì)條件滿足的條件下可取消。,三、潛流人工濕地,磚砌圍墻,鋼筋混凝土圍墻,無圍墻,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻體厚度宜為200mm，高度一般為900~1200mm。鋼筋一般采用Ø10雙層雙向，混凝土強度不低于C20的S6級自防水混凝土。 磚砌結(jié)構(gòu)的墻體厚度一般為250mm，高度一般為900~1

44、200mm。砌筑完成后須用防水砂漿抹面。 當(dāng)場地內(nèi)土質(zhì)、地質(zhì)比較穩(wěn)定且濕地床體深度不大于1500mm時，圍護結(jié)構(gòu)可以取消。,防滲設(shè)施的作用是防止?jié)竦叵到y(tǒng)因滲漏而污染地下水，人工濕地污水處理系統(tǒng)建設(shè)時，應(yīng)在底部和側(cè)面進行防滲處理。當(dāng)原有土層滲透系數(shù)大于10-8m/s時，應(yīng)構(gòu)建防滲層，一般采取下列措施：,防滲層：,①、水泥砂漿或混凝土防滲（剛性防滲）：磚砌或毛石砌后底面和側(cè)壁用防水水泥砂漿防滲處理，或采用混凝土底面和側(cè)壁，按相

45、應(yīng)的建筑工程施工要求進行建造。,三、潛流人工濕地,防滲膜,②、塑料薄膜防滲：薄膜厚度宜0.5~1.0mm，兩邊襯墊土工布，以降低植物根系和紫外線對薄膜的影響。宜優(yōu)選PE膜，敷設(shè)要求應(yīng)滿足《聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范》等專業(yè)規(guī)范要求。為防止床體填料尖角對薄膜的損壞，施工時宜先在塑料薄膜上鋪一層100厚細(xì)砂。,對于滲透系數(shù)小于10-8m/s，且有厚度大于60cm的土壤或致密巖層時，可不需采取其他防滲措施。 綜上所述，

46、剛性防水的整體性較好，但造價較高，如工程無特殊要求一般不采用。粘土防滲施工較方便，工藝相對剛性防滲及防滲膜防滲較為生態(tài)，施工技術(shù)要求不高，但適用范圍有限。塑料防滲膜防滲工藝造價較低，施工速度較快，適用范圍很廣，是較為理想的防滲措施。,③、黏土防滲：采用黏土防滲時，黏土厚度應(yīng)不小于60cm，并進行分層壓實。亦可采取將黏土與膨潤土相混合制成混合材料，敷設(shè)不小于60cm的防滲層，以改善原有土層的防滲能力。,三、潛流人工濕地,防滲膜施工注意事項

47、： ①. 鋪設(shè)防滲膜前應(yīng)有土建工程相應(yīng)的合格驗收證明文件?！　、? 防滲膜裁切之前，應(yīng)該準(zhǔn)確丈量其相關(guān)尺寸，然后按實際裁切，一般不宜按圖示尺寸裁切，應(yīng)逐片編號，詳細(xì)記錄在專用表格上?！　、? 鋪設(shè)防滲膜時應(yīng)力求焊接縫最少，在保證質(zhì)量的前提下，盡量節(jié)約原材料?！　、? 膜與膜之間接縫的搭接寬度一般不小于10cm，通常就使焊接縫排列方向平行于坡度最大坡向?！　、? 通常在拐角及畸形地段，應(yīng)是接縫長度盡量減短。除特殊要求

48、外，在坡度大于1：6的斜坡上距頂坡或應(yīng)力集中區(qū)域1.5米范圍內(nèi)，盡量不設(shè)焊接縫?！　、? 防滲膜在鋪設(shè)中，應(yīng)避免產(chǎn)生人為褶皺，氣溫在 5—40℃為宜，溫度較低時，應(yīng)盡量拉緊鋪平，天熱時盡量松弛鋪設(shè)。但在夏季避免中午高溫時施工。 　　 ⑦. 防滲膜鋪設(shè)完成后，應(yīng)盡量減少在膜面上行走、搬動工具等，凡能對防滲膜造成危害的物件，均不應(yīng)放在膜上或攜帶在膜上行走，以免對膜造成意外損傷。,人工介質(zhì)：,人工介質(zhì)即填料，在濕地系統(tǒng)中， 填料是植物

49、的載體， 是微生物的生長介質(zhì)， 它將濕地中發(fā)生的所有處理過程連成一個整體?；|(zhì)還能夠通過沉淀、過濾和吸附等作用直接去除污染物。對于基質(zhì)的配置， 主要考慮基質(zhì)的種類、粒徑、深度等， 特別需要關(guān)注對磷的去除能力。填料安裝后濕地孔隙率不宜低于0.3，一般為0.3~0.5之間。常用填料有石灰石、蛭石、沸石、砂石、高爐渣、火山巖、頁巖、陶粒等。填料深度一般為600mm 。,三、潛流人工濕地,基質(zhì)粒徑的大小是影響濕地系統(tǒng)水力傳導(dǎo)性的主要因素， 直接

50、關(guān)系到濕地床體的孔隙度， 進而影響污染物在濕地中的停留時間。粒徑大的基質(zhì)， 孔隙度大， 所能容納的污水量大， 吸附作用的時間長， 有利于污水的凈化。 在水平潛流濕地中應(yīng)根據(jù)濕地床體的不同區(qū)域， 對基質(zhì)粒徑的需求不同。進水配水區(qū)和出水集水區(qū)的基質(zhì)， 一般采用粒徑在60 ～ 100 mm 的礫石， 分布于整個床寬，保證濕地寬向和各深度上的布水均勻；處理區(qū)最常選用的粒徑范圍是10～ 20mm 的基質(zhì)， 水力傳導(dǎo)性好， 適宜植物

51、生長， 處理效果較好，垂直潛流濕地的粒徑宜每層的粒徑相同。,人工濕地中的管路：,三、潛流人工濕地,1）材質(zhì)：常用的管道有UPVC管、PE管、PP管；UPVC管的工作溫度為0~60℃，PE管的工作溫度為-20~40℃，PE管的綜合性能更好，造價也更高。根據(jù)實地的狀況及造價選擇相應(yīng)材質(zhì)的管道。 表流濕地進水管一般采用穿孔布水管，布水管可設(shè)置在濕地表面也可覆蓋在布水區(qū)內(nèi)部；垂直潛流濕地下層管道的選擇應(yīng)根據(jù)潛流濕地的建設(shè)深度和填料種

52、類，計算下層管道的最大承壓極限（著重考慮施工過程中機械的碾壓）確定管道的材質(zhì)，但最低承壓應(yīng)≥1兆帕。上層管因受外界壓強較小，受到的施工干擾也較小，但因其長期裸露容易老化，在安裝時需考慮防老化措施，一般采用填料覆蓋的方式。2）流速控制：為保證布水均勻，潛流濕地布水管道管中流速應(yīng)控制在0.1m/s以內(nèi)。3）布水方式：為保證布水均勻，布水管一般采用在管道上穿孔的方式，孔徑大小一般在10mm~15mm。太大不宜控制均勻性，太小則容易被大顆粒

53、固體堵塞。穿孔方式應(yīng)采取兩孔交叉夾角為90°交錯排布，以保證管道的強度，孔間距宜為20cm~50cm之間。施工方法應(yīng)采取臺鉆鉆孔以提高效率。,濕地植物：,潛流濕地植物的選擇，應(yīng)根據(jù)濕地的水深及景觀要求進行搭配。,人工濕地的構(gòu)造與工程參數(shù)是人工濕地工藝設(shè)計的核心， 包括水力學(xué)特性、床體構(gòu)型和配套設(shè)施的構(gòu)筑三方面。,濕地床構(gòu)型設(shè)計包括水力坡度、濕地床的長寬比和水位控制；,水力學(xué)特性包括水力停留時間、水力負(fù)荷；,3.3 潛流濕地的設(shè)

54、計,3.3.1、水力停留時間,濕地的處理效果與水力停留時間關(guān)系密切， 停留時間過短， 生化反應(yīng)不充分， 停留時間過長， 易引起污水滯留和厭氧區(qū)擴大， 影響處理效果。水力停留時間可定義為濕地可用容積與平均流量的比值，,三、潛流人工濕地,理論水力停留時間是利用平均流量、系統(tǒng)幾何形狀、操作水位、初始孔隙率等來估算的。對于潛流濕地而言， 懸浮固體的不斷沉積， 其孔隙率也隨之發(fā)生變化， 其水力停留時間很難確定， 因此， 實際水力停留時間通常為理論

55、值的40％~ 80％。,潛流濕地的水力停留時間以2 ～ 4 d 為佳。經(jīng)驗表明水力停留時間為2d時，總污染物去除率達到峰值。水力停留時間與除磷效果為線性正相關(guān)。,3.3.2 水力負(fù)荷,水力負(fù)荷是指流量與過流斷面面積的比值：,Nq=Q/ANq——水力負(fù)荷,m3/m2.d Q——流量，m3/d A——濕地面積，㎡,三、潛流人工濕地,污染物表面負(fù)荷率 濕地系統(tǒng)的類型和面積可根據(jù)所處理的污染物濃度和負(fù)荷來確定。實際

56、設(shè)計時， 根據(jù)污水中污染物的種類和濃度， 再用流量與某種污染物的濃度相乘即可估計處理負(fù)荷， 根據(jù)該負(fù)荷以及濕地中此表面負(fù)荷率就可選擇相應(yīng)的處理面積。一般選擇COD 、氨氮、總氮中濃度較高者為處理對象計算濕地面積。計算公式如下：,人工濕地作為深度處理及二級處理時各污染物表面負(fù)荷建議值,As = Q·C0 ／ ALR式中： As ——— 濕地處理面積， hm2； Q ——— 濕地進水流量，

57、m3 ／ d； C0 ——— 進水污染物的質(zhì)量濃度， kg ／m3。 ALR ——— 表面負(fù)荷率，kg/m2.d。,3.3.3 水力坡度,潛流濕地中水流動主要依靠進、出水處的水頭損失， 可用達西定律的原始模式計算：,三、潛流人工濕地,Q ＝ K·Ac·S = K·W·DW·dh ／ dl式中： Q——— 流量， m3 ／ d；

58、 Ac——— 水流橫斷面面積， m2； K——— 水力傳導(dǎo)系數(shù)， m3 ／ （m2·d）； DW ——— 水深， m； W——— 潛流濕地寬度， m； dl——— 潛流濕地的單位長度， m； dh——— 水流阻力導(dǎo)致的水頭損失， m。,在濕地設(shè)計中， 水力

59、坡度的確定需綜合考慮濕地類型、基質(zhì)性質(zhì)及濕地尺寸等因素。實踐中， 表面流人工濕地采用0．5％ 或更小， 潛流人工濕地采用0．5％ ～ 1％。 水力坡度需根據(jù)填料性質(zhì)及濕地尺寸加以校正。,3.3.4 濕地的長寬比,經(jīng)驗表明： 表流濕地床長度通常為20 ～ 50 m。濕地過短， 則有效處理面積過小， 不能保證凈化效果； 濕地過長， 易造成死區(qū)， 使水位難于調(diào)節(jié)， 不利于植物生長。濕地的長寬比不宜過大， 建議控制在3 ∶ 1 以下， 目前，

60、 大多數(shù)歐洲國家人工濕地的長寬比在1 ∶ 1 ～ 2 ∶ 1 之間， 以土壤為主的系統(tǒng)，長寬比應(yīng)小于1 ∶ 1。對于長寬比小于1 ∶ 1 的潛流濕地， 必須慎重考慮在濕地整個寬度上均勻布水和集水的問題。 實際過程中垂直潛流濕地的長度做到80米長時濕地滿負(fù)荷運行沒有出現(xiàn)前段雍水現(xiàn)象。,潛流濕地的進水布水系統(tǒng)設(shè)計與表面流基本相同，主要目的是均勻布水。一般進水先流經(jīng)粗礫石填料區(qū)，其作用是強化在深度和寬度上的均勻布水。出水口一般用

61、埋在出水口端粗礫石中的穿孔管集水，然后通過管道排出。出水管口高度可調(diào)，可以調(diào)控水體水位。水位控制通過系統(tǒng)深度來實現(xiàn)， 是濕地運行、維護和調(diào)節(jié)的重要手段。系統(tǒng)深度在理論上應(yīng)該是越深越好，但實踐中需考慮植物根系的深度。如果過淺， 根系無法正常生長， 難以形成有利的降解微環(huán)境； 如果過深， 根系無法輸氧至底部， 影響硝化效果， 降低工程效益。典型深度在60~120 cm。 潛流濕地系統(tǒng)對水位的控制要求： 在系統(tǒng)接納最大設(shè)計流量時

62、， 進水端不出現(xiàn)雍水， 以防發(fā)生表面流； 在系統(tǒng)接納最小設(shè)計流量時， 出水端不出現(xiàn)填料床面的淹沒， 避免出現(xiàn)表面流。,水平流濕地布水方式,三、潛流人工濕地,3.4.1水平潛流濕地的布水方式 進水管在植物的根部，使污水經(jīng)過植物的根部進行處理；出水口設(shè)兩個：上層出水口比進水管低5cm，下層的出水管設(shè)在潛流濕地的靠近底部位置。 此設(shè)計能大大減少水平潛流人工濕地的死水區(qū)，使整個潛流人工濕地都能發(fā)揮作用。出水口安裝閥門可

63、供調(diào)節(jié)，使在系統(tǒng)接納最小設(shè)計流量時，出水端不出現(xiàn)填料床面的淹沒，以防出現(xiàn)表面流現(xiàn)象。,3.4 潛流濕地的布水及出水設(shè)計,三、潛流人工濕地,逆向垂直流布水,復(fù)合垂直流布水,3.4.2垂直潛流人工濕地的布水方式 垂直流濕地水流在基質(zhì)床中基本上呈由上向下的垂直流，床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過大氣擴散和植物傳輸進入人工濕地系統(tǒng)。（1）簡單垂直流布水 此系統(tǒng)是較為簡單的處理系統(tǒng)，表面布水，垂直向下流，然后底部排出。

64、（2）逆向垂直流人工濕地 逆向垂直流人工濕地，即水從濕地底面呈推流式上升。此設(shè)計只有一層布水管，采用溢流出水的方式。適合寒冷地區(qū)的人工濕地，從底部進水可以防止布水管的凍結(jié)和因光照引起的老化問題。（3）復(fù)合垂直流人工濕地的優(yōu)點在于它的去氮的效果較好，利用上行池硝化、下行池反硝化作用可以使氮的去除效率較高。上行池與下行池中間利用高差使水能夠均勻分布。,簡單垂直流布水,3.4 潛流濕地的缺點及解決方法,3.4.1 潛流濕地的缺

65、點：(1)、易堵(2)、易出現(xiàn)死水區(qū)(3)、冬季結(jié)冰 (4)、除磷效果不穩(wěn)定3.4.2 解決方法(1)、防堵措施：①前置厭氧沉淀池，并增加人工水草等措施，減少來水SS，通過初步厭氧反應(yīng)降解部分污染物，減小來水污染負(fù)荷。②保證濕地進水均勻，使?jié)竦貑卧獙捪虻呢?fù)荷一致(2)、避免死水區(qū)措施：①控制濕地單元的長寬比。②保證濕地進水均勻，使?jié)竦貑卧獙捪虻呢?fù)荷一致。③在濕地單元中部與水流方向垂直方向設(shè)置導(dǎo)流板或?qū)Я鲏?，實現(xiàn)重 新布水

66、。（3）北方地區(qū)濕地防凍措施：①如果條件允許，將床體建在冰凍線以下。②在濕地床體上面架設(shè)溫室或鋪蓋保溫設(shè)施。③控制濕地床體水深。（如下圖）,三、潛流人工濕地,三、潛流人工濕地,（4）提高除磷效果措施：①增加后置除磷池（需加藥）。②增加含鐵、鈣等游離離子的填料，增強填料的固磷效果。③控制濕地中水體PH值偏堿性。④提高濕地進水的溶解氧濃度。⑤實驗表明各條件相同時，垂直潛流比水平潛流的除磷效果高約50%。,四、人工濕地的設(shè)計

67、工作流程及工程做法,四、人工濕地的設(shè)計工作流程及工程做法,4.1 設(shè)計準(zhǔn)備,4.1.1資料收集,前期所需要收集的資料包括：（1）確定工程的進、中、遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)模及用地面積。（2）確定工程建設(shè)用地范圍后，須收集用地范圍內(nèi)的地形測量圖，地形測量圖上的內(nèi)容必須準(zhǔn)確顯示建設(shè)用地的現(xiàn)狀情況，包含現(xiàn)有構(gòu)筑物、地下及地上管線、現(xiàn)有及規(guī)劃水系水網(wǎng)等。電子圖宜為CAD版1:500近期地形測量圖；（3）確定工程建設(shè)用地范圍內(nèi)的地質(zhì)概況、水文概況、氣候概

68、況等；（4）確定建設(shè)用地的用地性質(zhì)、周邊規(guī)劃、所在區(qū)域的中遠(yuǎn)期規(guī)劃等；（5）確定受納水體的水文概況及水質(zhì)要求。,4.1.2 確定設(shè)計周期,根據(jù)工程建設(shè)的規(guī)模、項目審查、專家論證、工程建設(shè)總體時間計劃、環(huán)評可研要求等確定設(shè)計周期，做好工作計劃。,4.2 前期方案,在方案設(shè)計前期應(yīng)組織現(xiàn)場踏勘，結(jié)合前期掌握的資料編制確定工程邊界條件、編制工程方案，主要內(nèi)容包括：（1）分析濕地工程的目標(biāo)、要求，主要是對處理對象的污染分析、計算去除率、初步

69、確定工藝形式、估算用地面積。（2）完成工程平面方案圖、工程經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)計算、工程建設(shè)總投資估算等。,4.3 初步設(shè)計,4.4 施工圖設(shè)計,四、人工濕地的設(shè)計工作流程及工程做法,前期方案確定后，根據(jù)方案的方案主題細(xì)化工藝、確定工程主體構(gòu)造及形式、編制設(shè)計說明和初步設(shè)計圖紙、編制工程概算。完成后組織專家評審。 初步設(shè)計圖紙文件包含：總圖部分（工程總平面圖、坐標(biāo)定位總圖、高程設(shè)計總圖、方格網(wǎng)放線圖、植物布置總圖、索引圖等）、分區(qū)圖