人工濕地工藝設(shè)計

1、門反文陳-訃每個人平駕地捉升白我人工濕地工藝設(shè)計人工濕地污水處理技術(shù)還處于開發(fā)階段、尤其在我國還沒有比較成熟的設(shè)訃 參數(shù)，其工藝設(shè)計也還處于試驗階段。人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計受很多因素的影響，主要是水力負荷、有機負荷、濕地 床的構(gòu)造形式、工藝流程及其布置方式、進水系統(tǒng)和出水系統(tǒng)的類型和濕地所種 栽植物的種類等。111于不同國家及不同地區(qū)的氣候條件、植被類型以及地理情況 各有差異。因而大多根據(jù)各自的情況，經(jīng)小試或中試取得有關(guān)數(shù)據(jù)后進行人工濕 地的設(shè)計。（1）表面流濕地的設(shè)計由于表面流濕地（SFW）具有基建費用省、基質(zhì)填料用量較少的特點，因此 在美國最為廣泛應(yīng)用。其填料常選擇粘土和濕生土壤。該類濕地具有

2、地表水流較 淺、流速低的特點。按照美國自然資源保護機關(guān)（NRCS）基于城市污水人工濕地和田納西洲河 谷當(dāng)局的工作經(jīng)驗制定的設(shè)計規(guī)范，表面流濕地的設(shè)計要求：a. 濕地允許的BOD5負荷是73kg/ha d；b. 停留時間至少有12天（BOD5負荷率是采用Reed提出的保守數(shù)據(jù)112 kg/had,停留時間是山平均溫度和BOD5降解所用的時間來確定的）。濕地岀水水質(zhì)要求：a. BOD5<30 mg/Lb. TSS<30 mg/Lc. NH3+ NH3-N<10mg/L設(shè)計規(guī)范沒有提供硝態(tài)氮及其他污染物的出水要求。NRCS規(guī)范中提岀了兩種計算濕地尺寸的方法（兩種方法都基于濕地BOD

3、> 負荷）：a. 假設(shè)法給養(yǎng)殖場每天產(chǎn)生一定量的BOD5假定一個量，該方法適用于養(yǎng)殖場的實際 污水排量無法確定或養(yǎng)殖場尚未建設(shè)好時應(yīng)用。b. 實地監(jiān)測法是基于測得的BOB濃度，NRCS建議對不同季節(jié)采得的樣品來分析得出一庫.讓每個人平等地提升自我個平均的BOD,值來進行佔算。在進行假設(shè)或?qū)嵉乇O(jiān)測后，將流速、孔隙率、水溫和假設(shè)或?qū)嶋H的BOD> 濃度值代入公式計算，兩種設(shè)汁方法都是基于活塞流動力學(xué)，因此，人工濕 地設(shè)計的一般模型如下：二=A expK-0.7 (Ay15LWdn)/ Q式中：Ce出水BOD濃度（mg/L）；Co進水BOD濃度（mg/L）；A以污泥形式沉淀在濕地床前部而未

4、得到處理的BOD5含量（小數(shù) 表示）K.設(shè)計水溫下的反應(yīng)速率常數(shù)（屮）K嚴心（1.1嚴。）心=0.0057如"Av微生物活動的比表面積（m2/m3）L濕地床的長度（m）W濕地床的寬度（m）D濕地床的設(shè)計水深（m）N濕地床的孔隙率（n為小數(shù)形式）n=V（）/VV0空隙體積V總體積Q濕地系統(tǒng)平均處理水流量（m3/day）+ effluent2.0當(dāng)濕地坡度或水力梯度為21%時，應(yīng)對（I）式進行適當(dāng)調(diào)整:£“.52exp皿羋巴* C°4.63S5 Q式中：s坡度或水力梯度；LWdn/Q可山水流實際停留時間t來表示，故山此可確定水力停留時間。對通過濕地植物的水流進行監(jiān)測，

5、濕地水流徑道的孔隙率通常選用0.75o這 是由濕地中含水的體積和植物所占的體積之比而得出的。設(shè)計規(guī)范提出了兒種大 型水生植物的孔隙率值：香蒲屬cattail(Typha spp.)=0.95麗草屬bulrush(Scipus spp.)=0.86蘆葦reed(Phragmites communis)=0.9S燈心草屬rushJuncus spp.)=0.95A表示山于沉積作用而去除的BOD量，其值通常取0.52 （該值是從城市污 水處理廠得出的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，被認為是A取值的下限，而A的最大值應(yīng)小于0.90）o 公式（I ）中的水力停留時間t （days）由下式得出：0.653965«當(dāng)采

6、用坡度1%,經(jīng)調(diào)整后可得：HRT =(In - In CJ 0.6539301K 嚴NRCS建議濕地床總的長寬比為3:1到4:1,每個單元比例為10:1 （但必須 考慮是否有可利用的空間），因此，為滿足這一點，單元格通常沿著寬邊一個一 個布設(shè)。有人提出，可以把整個處理區(qū)域劃成兒個單元來使?jié)竦乜v向的進水保持 均勻。還有學(xué)者建議長寬比為5:1,來減少在長而狹窄的單元進水口進水時易造 成的負荷過大現(xiàn)象的發(fā)生。人工濕地推薦深度為0.150.20m,美國大多數(shù)的處理濕地都是參照NRCS 規(guī)范設(shè)訃的。以下是三個依照NRCS規(guī)范設(shè)計濕地的處理效果：表7-25依照NRCS規(guī)范設(shè)計的濕地的處理效果污染物去除率（

7、）BODs61-78其他污染物>50（2）潛流式濕地的設(shè)計歐洲大量使用潛流式人丄濕地處理人畜產(chǎn)生的廢水，填料通常為砂礫，或其 他粗糙的材料，潛流式系統(tǒng)可能會堵塞，因此這種系統(tǒng)不適用于處理TSS含量 高的污水。適用于處理化糞池出水和稀釋后的化學(xué)廢水。田納西河谷當(dāng)局進行了 潛流式人工濕地的研究，考察了 N、C和P的吸收機理，提出了設(shè)計和運行規(guī)范。平等地提升自我在歐洲，工程蘆葦床濕地的設(shè)訃是根據(jù)活塞流動力學(xué)。濕地床通常山粘土或 一種合成薄膜密封，種上蘆葦（phragmites australis）。濕地尺寸的計算是基于德 國的Kickuth的研究工作上得出的。濕地的尺寸與流速，進水的BOD濃度

8、，預(yù) 期的出水BOD值及常數(shù)Ki有關(guān)。濕地床的進水口處的床身建議值為0.6m,坡 度為2-6%,水深只有25mma所以大多數(shù)水流是潛流式的。這樣適合在坡面上 栽種蘆葦床來促進水力流動。濕地面積可由以下公式得出：4 = KQ （In C（）- In CJAh濕地床表面積（nF）常數(shù)Qd日均廢水流量（m'/day）Co進口處BOD均值（mg/L）C,出水要求的BOD平均值（mg/L）心的值是根據(jù)廢水的可生物降解能力得出的。對于生活污水，取值5.2；對 于其他廢棄物，必須通過實驗來重新確定其值。無論是Kickuth公式，還是NRCS 規(guī)范，其常數(shù)取值都采用生活污水的取值，將它們用于畜禽廢水處

9、理的設(shè)計，是 因為雖然畜禽廢水的BOD值比生活污水有個數(shù)量級的擴大，但假定這些常數(shù)數(shù) 值依然有效。潛流式人工濕地水力停留時間計算方法與NRCS提出的方法一致，公式如 下：k對于生活污水，8°C時，k值取0.032,對于其他廢水，須重新確定t時間（days）系統(tǒng)的水力停留時間是有效孔隙空間V、.和通過系統(tǒng)的平均流速的函數(shù)，也 可由下式得出，即：K nV nLWDf =Q Q QVv系統(tǒng)孔隙的體積，m3n床的孔隙度，%;t一停留時間，d；V系統(tǒng)總體機，nf；L系統(tǒng)長度，m：W系統(tǒng)寬度，m：D地下層深度，m；Q通過系統(tǒng)的平均流量，n?/d°5.人工濕地植被的選擇人工濕地系統(tǒng)中，植

10、物為微生物提供了生活空間和碳源，其主要作用如下：（1）濕地植物使其根部周用的基質(zhì)處于氧化狀態(tài)，而且也可以增加濕地床 其他厭氧區(qū)域的氧含量。（2）在濕地植物的生長期，有助于去除污水中的營養(yǎng)物質(zhì)，雖然植物吸收 不是營養(yǎng)物質(zhì)去除的主要途徑，但研究發(fā)現(xiàn)，植物也可去除1675%的TN和 12-73%的 TP。植物的選擇應(yīng)按照以下條件：（1）當(dāng)?shù)赝林参?，最能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件（2）有較高的生產(chǎn)力，對營養(yǎng)物質(zhì)有較快的吸收能力（3）根須發(fā)達（4）移植后易成活（5）多年生植物（不需每年種植）（6）容易獲得，價格低廉（7）對高營養(yǎng)濃度污水有耐性（尤其要對NH3-N）表726推薦耐NHyN植物Common nameLatin binomial耐NHs-N濃度Giant bulrushScirpus californicus>200mg/LSoftstem bulrushScirpus valid