人工濕地設(shè)計(jì)參數(shù)

1、.2 人工濕地污水處理技術(shù)設(shè)計(jì)原理5.2.1 人工濕地設(shè)計(jì)內(nèi)容46（1）確定詳細(xì)的廢水流速，污染物負(fù)荷及期望的處理效果。（2）優(yōu)化區(qū)域結(jié)構(gòu)，進(jìn)出水區(qū)域結(jié)構(gòu)要利于水控制、水循環(huán)和分配等。（3）處理單元的接連水渠構(gòu)造根據(jù)情況選擇串聯(lián)或者并聯(lián)。（4）改變處理單元內(nèi)部及不同處理單元之間的深度，以利于更好的分配水流、形成多樣性環(huán)境及有利于污染物的去除。（5）制定濕地植物的選擇方案、種植密度、種植方式等。（6）制定良好的運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃，以便后續(xù)的維護(hù)管理。5.2.2 人工濕地設(shè)計(jì)參數(shù)人工濕地的設(shè)計(jì)因素會(huì)影響到其運(yùn)行效果，主要的設(shè)計(jì)參數(shù)包括濕地尺寸參數(shù)、水力參數(shù)和構(gòu)造參數(shù)三類。其中，濕地尺寸參數(shù)主要包括濕地長(zhǎng)

2、寬比、面積、深度等；水力參數(shù)主要包括水力停留時(shí)間、表面負(fù)荷率、水力坡度、水動(dòng)力彌散系數(shù)等；構(gòu)造參數(shù)主要包括填料種類、滲透性、植物選種等。5.2.2.1 水力停留時(shí)間（Hydraulic Retention Time ,HRT） 人工濕地水力停留時(shí)間是指污水在濕地內(nèi)部平均駐留時(shí)間，是人工濕地處理系統(tǒng)最重要的參數(shù)之一，它影響系統(tǒng)的除氮除磷效果，水利停留時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)氮磷的去除效果越好。理論上的HRT可按照下列公式計(jì)算：t = V / Q ，其中，V是人工濕地基質(zhì)在自然狀態(tài)下的體積，m；是孔隙率，%；Q是人工濕地設(shè)計(jì)水量，m/d。但是在實(shí)際運(yùn)行中，隨著孔隙率的變化，水力停留時(shí)間通常為理論值的40%80

3、%。通常情況下，表面流人工濕地2天左右即可在沉降區(qū)去除大約80%的總懸浮物。英國(guó)環(huán)境署對(duì)表面流人工濕地的好氧反應(yīng)區(qū)研究表明，水力停留達(dá)到2d以上后，各類藻類開始生長(zhǎng)，引起pH變化，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，促進(jìn)氨氮的揮發(fā)，磷的沉降，不過為了防止水華，HRT限制在34天左右。Kadlec 則認(rèn)為，在人工濕地的植物凈化區(qū)域，12天即可去除90%的NO2-N，也就是說23天的時(shí)間可保證反硝化的進(jìn)行47。Dierverg則在潛流系統(tǒng)中證實(shí)了潛流人工濕地的厭氧區(qū)域適合系統(tǒng)的反硝化作用，在HRT為24天時(shí)候，發(fā)生強(qiáng)烈的反硝化脫氮48。我國(guó)環(huán)保部的人工濕地處理工程技術(shù)規(guī)范也指出表面流人工濕地的停留時(shí)間48天為宜，潛流人

4、工濕地13天為佳。5.2.2.2 表面負(fù)荷率表面負(fù)荷率（ALR）指單位面積人工濕地對(duì)污染物所能承受的最大負(fù)荷。根據(jù)美國(guó)國(guó)家環(huán)保局資料49，在設(shè)計(jì)過程中，利用表面負(fù)荷率可以計(jì)算濕地面積，公式如下：As = (Q) (Co) / ALR ，其中，As為人工濕地面積，Q為進(jìn)水量，Co為污染物濃度。5.2.2.3 水力坡度 水力坡度是指污水在人工濕地內(nèi)沿水流方向單位滲流路程長(zhǎng)度上的水位下降值?？砂凑杖缦掠?jì)算，i =H / L 100% 。其中，i為水力坡度，H為污水在人工濕地內(nèi)滲流路程長(zhǎng)度上的水位下降值，L污水在人工濕地內(nèi)滲流路程的水平距離。水力坡度也是人工濕地重要的影響因素之一，可以防止?jié)竦貎?nèi)部發(fā)生

5、回水，進(jìn)水產(chǎn)生滯留阻塞等問題。有研究者建議，表面流人工濕地的水力坡度取0.5%以內(nèi)，潛流人工濕地取1%50。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，水力坡度這一參數(shù)，往往還需要根據(jù)基質(zhì)性質(zhì)及濕地的尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，例如，礫石為基質(zhì)的人工濕地的水力坡度一般取2%為宜。5.2.2.4 表面有機(jī)負(fù)荷 表面有機(jī)負(fù)荷值每平方米人工濕地在單位時(shí)間內(nèi)去除的五日生化需氧量?？砂凑杖缦鹿接?jì)算，qos = Q （C0 C 1）10-3/ A ，其中，qos表面有機(jī)負(fù)荷，kg/(/d)；Q為人工濕地設(shè)計(jì)水量，m/d；C0為人工濕地進(jìn)水BOD5濃度，mg/L；A為人工濕地面積，。5.2.2.5 濕地尺寸人工濕地的面積應(yīng)該按照五日生化需氧量表

6、面有機(jī)負(fù)荷來確定，長(zhǎng)度可按照L = As / W 來計(jì)算，寬度可根據(jù)達(dá)西定律和一些相關(guān)數(shù)據(jù)來算，W=QAs / KdhDw 。經(jīng)驗(yàn)表面，人工濕地處理單元長(zhǎng)度一般為20-50米。過長(zhǎng)，容易形成死區(qū)，水位也不容易調(diào)節(jié)，影響植物生長(zhǎng)和處理效果。潛流人工濕地的大部分BOD及懸浮物都在進(jìn)水區(qū)前幾米的區(qū)域內(nèi)去除，因此也有研究者建議潛流濕地長(zhǎng)度控制在1230米之間51。我國(guó)國(guó)家環(huán)保部人工濕地處理工程技術(shù)規(guī)范中，將潛流人工濕地單元的長(zhǎng)寬比宜控制在3:1以下；表面流人工濕地控制在3:15:1，當(dāng)區(qū)域受限，長(zhǎng)寬比10:1時(shí)候，需要計(jì)算死水曲線。5.2.2.6 濕地系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)人工濕地中有機(jī)物的降解，硝化作用，吸

7、附作用等通常遵循一階動(dòng)力學(xué)方程52Ce / Co = e-KTt ，其中，Co為進(jìn)水BOD平均濃度，mg/L；Ce為出水BOD平均濃度，mg/L,KT為T溫度下的一階反應(yīng)速率常數(shù)，day-1；t為水力停留時(shí)間，day。5.2.3 人工濕地設(shè)計(jì)步驟（671）（1）選擇植物種類，確定床體及水的深度。（2）確定水力坡度，一般不超過1%。（3）選擇基質(zhì)，對(duì)于潛流人工濕地，還應(yīng)確定水利傳導(dǎo)率和孔隙率。（4）根據(jù)Q=AcKxS，確定人工濕地?cái)嗝婷娣e。其中，Ac為斷面面積，；Kx為基質(zhì)的水力傳導(dǎo)率，m/day；S為水力坡度。（5）根據(jù)公式W=Ac / D= Q / KsSD，確定濕地的寬度。（6）根據(jù)kT = k2020（T-20），計(jì)算速率常數(shù)。其中，k2020分別是20時(shí)的速率常數(shù)和其溫度系數(shù)。（7）根據(jù)水力負(fù)荷，確定濕地系統(tǒng)的表面積公式： 其中，為基