人工濕地工藝設(shè)計

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)計參數(shù)，其工藝設(shè)計也還處于試驗(yàn)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(fù)荷、有機(jī)負(fù)荷、濕地床的構(gòu)造形式、工藝流程及其布置方式、進(jìn)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。由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〉兄，經(jīng)小試或中試取得有關(guān)數(shù)據(jù)后進(jìn)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(fèi)用省、基質(zhì)填料用量較少的特點(diǎn)，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。該類濕地具有地表水流較淺、流速低的特點(diǎn)。按照美國自然資源保護(hù)機(jī)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(yàn)制定的設(shè)計規(guī)范，表面流濕地的設(shè)計要求：濕地允許的BOD5負(fù)荷是73kg/had;停留時間至少有12天（BOD5負(fù)荷率是采用Reed提出的保守數(shù)據(jù)112kg/ha-d,停留時間是由平均溫度和BOD5降解所用的時間來確定的）。濕地出水水質(zhì)要求：BOD5V30mg/LTSSv30mg/LNH3+NH3-Nv10mg/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)范中提出了兩種計算濕地尺寸的方法（兩種方法都基于濕地 BOD5負(fù)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(shí)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(shí)地監(jiān)測法是基于測得的BOD5濃度，NRCS建議對不同季節(jié)采得的樣品來分析得出一個平均的BOD5值來進(jìn)行估算。在進(jìn)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 BOD5濃度值代入公式計算，兩種設(shè)計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：式中：Ce——出水BOD濃度（mg/L）;Co——進(jìn)水BOD濃度（mg/L）;A--以污泥形式沉淀在濕地床前部而未得到處理的BOD5含量（小數(shù)表示）代設(shè)計水溫下的反應(yīng)速率常數(shù)（d-i）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=Vo/VV0 空隙體積V 總體積Q----濕地系統(tǒng)平均處理水流量（m3/day）當(dāng)濕地坡度或水力梯度為》％時，應(yīng)對（I）式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整：式中：S--坡度或水力梯度；LWdn/Q可由水流實(shí)際停留時間t來表示，故由此可確定水力停留時間。對通過濕地植物的水流進(jìn)行監(jiān)測，濕地水流徑道的孔隙率通常選用0.75。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)范提出了幾種大型水香蒲屬藨草屬蘆葦燈心草屬cattailbulrush香蒲屬藨草屬蘆葦燈心草屬cattailbulrushreedrush(Typhaspp.)=0.95(Scipusspp.)=0.86(PhragmitescoJmncjsspi980.95A表示由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(yàn)數(shù)據(jù)，被認(rèn)為是A取值的下限，而A的最大值應(yīng)小于0.90）公式（I）中的水力停留時間t（days）由下式得出：當(dāng)采用坡度＞1%，經(jīng)調(diào)整后可得：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(diǎn)，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)域劃成幾個單元來使?jié)竦乜v向的進(jìn)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(jìn)水口進(jìn)水時易造成的負(fù)荷過大現(xiàn)象的發(fā)生。人工濕地推薦深度為0.15~0.20m,美國大多數(shù)的處理濕地都是參照NRCS規(guī)范設(shè)計的。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（％）BOD561~78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工濕地處理人畜產(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(jìn)行了潛流式人工濕地的研究，考察了N、C和P的吸收機(jī)理，提出了設(shè)計和運(yùn)行規(guī)范。在歐洲，工程蘆葦床濕地的設(shè)計是根據(jù)活塞流動力學(xué)。濕地床通常由粘土或一種合成薄膜密圭寸，種上蘆葦（phragmitesaustrali?。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(jìn)水的 BOD濃度，預(yù)期的出水BOD值及常數(shù)Ki有關(guān)。濕地床的進(jìn)水口處的床身建議值為 0.6m，坡度為2~6%，水深只有25mm。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(jìn)水力流動。濕地面積可由以下公式得出：Ah-----濕地床表面積（m2）ki-------常數(shù)Qd--一日均廢水流量（m3/day）C0__進(jìn)口處BOD均值(mg/L)Ct——出水要求的BOD平均值(mg/L)K1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(shí)驗(yàn)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理的設(shè)計，是因?yàn)殡m然畜禽廢水的BOD值比生活污水有個數(shù)量級的擴(kuò)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，8c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Vv和通過系統(tǒng)的平均流速的函數(shù)，也可由下式得出，即：Vv_______系統(tǒng)孔隙的體積，m3;n—床的孔隙度，%;t--停留時間，d;V系統(tǒng)總體機(jī)，m3;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，m3/d。5.人工濕地植被的選擇人工濕地系統(tǒng)中，植物為微生物提供了生活空間和碳源，其主要作用如下：濕地植物使其根部周圍的基質(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。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 16~75%的TN和

12~73%的TP。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)物質(zhì)有較快的吸收能力根須發(fā)達(dá)移植后易成活多年生植物(不需每年種植)容易獲得，價格低廉對高營養(yǎng)濃度污水有耐性(尤其要對NH3-N)表7-26推薦耐NH3-N植物CommonnameLatinbinomial耐CommonnameLatinbinomial耐NH3-N濃度GiantbulrushScirpuscalifornicus>200mg/LSoftstembulrushScirpusvalidus>200mg/LGiantcutgrassZizaniopsismilaceaDuckweedLemnaspp.160mg/LGiantbulrushScirpuscalifornicus>200mg/LSoftstembulru