内容来自:水艺网 --生活污水人工湿地设计方案(初稿人工湿地的净化机理:对 SS :湿地系统成熟后,填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。
废水流经生物膜时,大量的 SS 被填料和植物根系阻挡截留。
对有机物:有机污染物通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。
对 N 、 P :湿地系统中因植物根系对氧的传递释放,使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态, 保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收, 而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去, 最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。
一、污水水质(一、作为生活污水处理的主体工程。
按照城镇生活污水水质一般范围,可认为东升镇生活污水水质状况如下: COD 250— 350mg/l(项目取中间值 300 mg/l, 需监测核实 ; BOD 150--250 mg/l (取中间值200 mg/l; SS 200--300 mg/l(项目取中间值 250 mg/l ; NH3— N 30--40 mg/l(取中间值35 mg/l, P 8--10mg/l(取最大值 10 mg/l;水量按照 5000m 3/d设计。
(二、作为生活污水处理厂的后续工程。
一般镇区均需要建设二级污水处理厂, 按照城镇污水处理厂的出水标准, 如东升镇二级污水处理厂达标排放, 则污水处理厂出水应执行广东省《水污染排放限值》 (DB4426--2001中第二时段中的二级标准:COD 60mg/l; BOD 30 mg/l; SS 30 mg/l; NH3— N 15mg/l, P 1mg/l;水量按照 5000m 3/d设计;作为生活污水处理厂的后续工程, 人工湿地的处理压力要小得多, 且水平潜流式人工湿地对氨氮的处理效果不如垂直流人工湿地,本项目暂不深入分析此项。
二、出水要求东升镇生活污水最终出水预计进入北部排灌渠, 按照《中山市水环境功能区水质保护规定》(中府[1997]115号的功能区划,该渠符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002中Ⅳ类水体要求,因此人工湿地出水应执行广东省《水污染排放限值》 (DB4426--2001中第二时段中的二级标准;为:COD 100mg/l; BOD 30 mg/l; SS 30 mg/l; NH3— N 15 mg/l, P 1 mg/l。
三、处理效率东升镇 (拟采取以挺水植物系统为住的潜流湿地类型, 根据大量的实验数据表明, 在正常情况下, 潜流型人工湿地污染去除率为:COD>80%; BOD 85--95%,可达到10 mg/l;; SS <20mg/l; NH3— N>60%, P>90%,农药及细菌 >90%。
因此东升镇生活污水流经人工湿地后, 其水质为:COD<72mg/l; BOD <20 mg/l; SS <20mg/l;; NH3— N <14 mg/l, P 1 mg/l,符合广东省《水污染排放限值》 (DB4426--2001中第二时段中的二级标准。
四、处理工艺考虑到生活污水中的污染物浓度普遍不高, 预处理可不设稳定塘, 只设格栅间、集水井;因 SS 浓度相对高,为避免发生堵塞,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;工艺流程如下:进水 ----格栅间 ----集水井 ----三角堰 ---多孔管 ---提升泵 ----水平式表面流湿地---水平潜流式湿地 ---出水五、参数设计(一、多孔管基本参数多孔管可采用管式五孔管(φ25×5/76,单孔孔径 25mm ,有效孔径 76mm , 可有效防止堵塞。
(二、集水井基本参数集水井设计规模为 5000m 3/d,约折合 208.3m 3/h,按水力停留时间 HRT 为 1.5h 计,集水井容积应为 312.5 m3,考虑到集水井进水口应高于地面 20— 50cm , 集水井初步设计为 L×B ×H=10m×8m ×5m。
(三、泵参数型号 125-230C ,流量 237.6m 3/h,两台,一用一备。
扬程 7.3m,转速 1480(r/min, 功率 11KW ,效率 74%,工作时间 24h/d。
(四、人工湿地基本参数1、湿地表面积的预计计算公式:As=(Q×(lnCo -lnCe /(Kt×d×n其中 As 为湿地面积(m2Q为流量(m3/d,假定流量为 5000 m3/d。
Co为进水 BOD (mg/l,假定进水 BOD 为 200mg/l。
Ce为出水 BOD (mg/l,假定出水 BOD 为 20mg/l。
Kt为与温度相关的速率常数, Kt =1.014×(1.06(T -20, T 假定为 25,则 Kt=1.357。
d为介质床的深度,一般从 60-200cm 不等,大都取 100-150cm ,项目取 120cm 。
n为介质的孔隙度,一般从 10-40%不等。
表 5— 1 人工湿地面积计算表孔隙度 10% 20% 30% 40%湿地面积(m2 70701 35351 23567 17675可见,填料床孔隙度的大小对人工湿地面积的影响较大。
一般项目预计介质的孔隙度为 30%,则人工湿地面积约为 23567 m2,其中,水平湿地面积为 20167m2,垂流式湿地面积为 3400 m2,2、水力停留时间计算计算公式:t=v×ε/Q其中 t:水力停留时间(dv:池子的容积(m3,容积为 V=23567 m2×1.2m=28202.4 m3,ε:湿地孔隙度,湿地中填料的空隙所占池子容积的比值,需实验测定;本项目按30%计,Q :平均流量(m3/d,假定流量为 5000 m3/d。
则:水力停留时间(d =1.697d=40.7h。
3、水力负荷计算计算公式:HLR=Q/AsQ=5000 m3/d。
As=23567 m2。
则 HLR=0.2122m3/ m2.d。
4、水力管道计算计算公式V =πR2×S=Q/tV :流量R :管径S :流速, 0.5m/sQ :总流量, Q=5000 m3/d。
t :停留时间, t=1.697d=40.7h。
可以计算出 R=0.1474m,可用 D30的水利砼管管道,也可以用 D30的不锈钢管。
5、平面设计(1水平潜流湿地水平表面流湿地一般长宽比约为 10:1,而水平湿地面积约为 20167 m2,As1=L×B=10B×B=20167 m2, B=44.91m,取 45m ; L 约等于 449.1m ,取 450m ,As1=L×B=450m×45m。
(2潜流湿地潜流湿地面积约为 3400 m2,可用下式计算:AS2 = Q×(ln C0—ln Ce / ( Kt×Dn但由于整个湿地系统是按照整体计算, 无法用 BOD 的初始浓度和出水浓度单独进行计算,潜流湿地床长度过长 , 易造成湿地床中的死区 , 且使水位难于调节 , 不利于植物的栽培, L:B一般控制在 1— 3之间 , 为便于管理,潜流湿地最好与水平流湿地同宽,因此 B=45m;则 L=75.6m,取 80m ,As2=L×B=80×45=3600 m2。
6、结构设计(1进出水系统的布置:湿地床的进水系统应保证配水的均匀性, 一般采用多孔管和三角堰等配水装置。
进水管应比湿地床高出 0.5m 。
湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求, 出水区的末端的砾石填料层的底部设置穿孔集水管, 并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。
(2填料的使用:水平表面流湿地床由两层组成, 表层土层, 厚 0.4m , 砾石层铺设厚度 0.2m , 总厚度 0.6m ;潜流湿地床由三层组成表层土层、中层砾石、下层小豆石 (碎石 , 钙含量在 2~2.5kg/100kg为好;土层 0.4m ,砾石层铺设厚度 0.5m 。
下层铺设厚度 0.3m ,总厚度 1.2m ,人工湿地填料主要组成、厚度及粒径分布见表 5— 2:人工湿地填料分析表(3 潜流式湿地床的水位控制:床中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀。
表5— 2 人工湿地填料分析表填料层水平表面流湿地潜流湿地土壤层石英砂,厚 0.4m ,粒径 2— 6mm 石英砂,厚 0.4m ,粒径 2— 6mm中间层砾石,厚 0.2m ,粒径 5— 8mm 砾石,厚 0.5m ,粒径 5— 8mm底层 / 碎石,厚 0.3m ,粒径 8— 10mm7、植被选择(1.选用原则1.1 植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能;筛选净化能力强、抗逆性相仿 , 而生长量较小的植物 , 减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多困难。
一般应选用当地或本地区天然湿地中存在的植物。
1.2 植物具有很强的生命力和旺盛的生长势;①抗冻、抗热能力②抗病虫害能力③对周围环境的适应能力1.3 所引种的植物必须具有较强的耐污染能力;水生植物对污水中的 BOD5?COD?TN?TP 主要是靠附着生长在根区表面及附近的微生物去除的,因此应选择根系比较发达,对污水承受能力强的水生植物。
1.4 植物的年生长期长人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象,因此,应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。
1.5 所选择的植物将不对当地的生态环境构成威胁,具有生态安全性; 1.6具有一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。
由于所处理的污水不含有毒、有害成分 , 可以考虑其综合利用。
(2.配置分析2.1根据植物类型分析2.1.1漂浮植物漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。
2.1.2根茎、球茎及种子植物这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角等。
2.1.3挺水草本植物类型这类植物包括芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等, 为人工湿地系统主要的植物选配品种。
根据这类植物的生长特性, 它们即可以搭配种植于潜流式人工湿地,也可以种植于表流式人工湿地系统中。
2.1.4沉水植物类型沉水植物一般原生于水质清洁的环境, 其生长对水质要求比较高, 因此沉水植物只能用作人工湿地系统中最后的强化稳定植物加以应用，以提高出水水质。
2.2 原生环境分析根据植物的原生环境分析，原生于实土环境的植物如美人蕉、芦苇、灯心草、旱伞竹、皇竹草、芦竹、薏米等，其根系生长有向土性，可配置于表面流湿地系统和潜流湿地土壤中；如水葱、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生长已经适应了无土环境，因此更适宜配置于潜流式人工湿地。