人工湿地工艺设计

人工湿地工艺设计人工湿地污水处处理技术还处处于开发阶段段、尤其在我我国还没有比比较成熟的设设计参数，其其工艺设计也也还处于试验验阶段。人工湿地系统的的设计受很多多因素的影响响，主要是水水力负荷、有有机负荷、湿湿地床的构造造形式、工艺艺流程及其布布置方式、进进水系统和出出水系统的类类型和湿地所所种栽植物的的种类等。由由于不同国家家及不同地区区的气候条件件、植被类型型以及地理情情况各有差异异。因而大多多根据各自的的情况，经小小试或中试取取得有关数据据后进行人工工湿地的设计计。（1）表面流湿湿地的设计由于表面流湿地地（SFW）具有基建建费用省、基基质填料用量量较少的特点点，因此在美美国最为广泛泛应用。其填填料常选择粘粘土和湿生土土壤。该类湿湿地具有地表表水流较浅、流流速低的特点点。按照美国自然资资源保护机关关（NRCS）基于城市市污水人工湿湿地和田纳西西洲河谷当局局的工作经验验制定的设计计规范，表面面流湿地的设设计要求：a.湿地允许许的BOD5负荷是73kg//ha·d；b.停留时间间至少有12天（BOD5负荷率是采采用Reed提出的保守守数据112kkg/ha··d，停留时间间是由平均温温度和BOD5降解所用的的时间来确定定的）。湿地出水水质要要求：a.BOD55＜30mgg/Lb.TSS＜＜30mgg/Lc.NH3++NH3-N＜10mgg/L设计规范没有提提供硝态氮及及其他污染物物的出水要求求。NRCS规范中中提出了两种种计算湿地尺尺寸的方法（两两种方法都基基于湿地BOD5负荷）：a.假设法给养殖场每天产产生一定量的的BOD5假定一个量量，该方法适适用于养殖场场的实际污水水排量无法确确定或养殖场场尚未建设好好时应用。b.实地监测测法是基于测得的BBOD5浓度，NRCS建议对不同同季节采得的的样品来分析析得出一个平平均的BOD5值来进行估估算。在进行假设或实实地监测后，将将流速、孔隙隙率、水温和和假设或实际际的BOD5浓度值代入入公式计算，两两种设计方法法都是基于活活塞流动力学学，因此，人人工湿地设计计的一般模型型如下：式中：Ce———出水BOD浓度（mg/L）；C0——进水水BOD浓度（mg/L）；A——以污泥泥形式沉淀在在湿地床前部部而未得到处处理的BOD5含量（小数数表示）Kt——设计计水温下的反反应速率常数数（d-1）Av——微生生物活动的比比表面积（m2/m3）L——湿地床床的长度（m）W——湿地床床的宽度（m）D——湿地床床的设计水深深（m）N——湿地床床的孔隙率（n为小数形式式）n=V0/VV0——空隙体体积V——总体积Q——湿地系统统平均处理水水流量（m3/daay）当湿地坡度或水水力梯度为≥≥1％时，应对对（Ⅰ）式进行适适当调整：式中：S——坡坡度或水力梯梯度；LWdn/Q可可由水流实际际停留时间t来表示，故故由此可确定定水力停留时时间。对通过湿地植物物的水流进行行监测，湿地地水流径道的的孔隙率通常常选用0.75。这是由湿湿地中含水的的体积和植物物所占的体积积之比而得出出的。设计规规范提出了几几种大型水生生植物的孔隙隙率值：香蒲属catttail(Typphasppp.)=00.95藨草属bullrush(Scippussppp.)=00.86芦苇reed(Phrragmittescoommuniis)=0..98灯心草属rushh((Juncuussppp.)=0..95A表示由于沉积积作用而去除除的BOD量，其值通通常取0.52（该值是从从城市污水处处理厂得出的的经验数据，被被认为是A取值的下限限，而A的最大值应应小于0.90）。公式（Ⅰ）中的的水力停留时时间t（days）由下式得得出：当采用坡度>11％，经调整整后可得：NRCS建议湿湿地床总的长长宽比为3:1到4:1，每个单元元比例为10:1（但必须考考虑是否有可可利用的空间间），因此，为为满足这一点点，单元格通通常沿着宽边边一个一个布布设。有人提提出，可以把把整个处理区区域划成几个个单元来使湿湿地纵向的进进水保持均匀匀。还有学者者建议长宽比比为5:1，来减少在在长而狭窄的的单元进水口口进水时易造造成的负荷过过大现象的发发生。人工湿地推荐深深度为0.15~~0.20mm，美国大多多数的处理湿湿地都是参照照NRCS规范设计的的。以下是三三个依照NRCS规范设计湿湿地的处理效效果：表7-25依照NRCS规范设计的的湿地的处理理效果污染物去除率（%）BOD561~78其他污染物>50（2）潜流式湿湿地的设计欧洲大量使用潜潜流式人工湿湿地处理人畜畜产生的废水水，填料通常常为砂砾，或或其他粗糙的的材料，潜流流式系统可能能会堵塞，因因此这种系统统不适用于处处理TSS含量高的污污水。适用于于处理化粪池池出水和稀释释后的化学废废水。田纳西西河谷当局进进行了潜流式式人工湿地的的研究，考察察了N、C和P的吸收机理理，提出了设设计和运行规规范。在欧洲，工程芦芦苇床湿地的的设计是根据据活塞流动力力学。湿地床床通常由粘土土或一种合成成薄膜密封，种种上芦苇（phraggmitessausttraliss）。湿地尺尺寸的计算是是基于德国的的Kickuuth的研究工作作上得出的。湿湿地的尺寸与与流速，进水水的BOD浓度，预期期的出水BOD值及常数K1有关。湿地地床的进水口口处的床身建建议值为0.6m，坡度为2~6%，水深只有25mm。所以大多多数水流是潜潜流式的。这这样适合在坡坡面上栽种芦芦苇床来促进进水力流动。湿湿地面积可由由以下公式得得出：Ah——湿地床床表面积（m2）K1——常数Qd——日均废废水流量（m3/day）C0——进口处处BOD均值（mg/L）Ct——出水要要求的BOD平均值（mg/L）K1的值是根据据废水的可生生物降解能力力得出的。对对于生活污水水，取值5.2；对于其他他废弃物，必必须通过实验验来重新确定定其值。无论论是Kickuuth公式，还是NRCS规范，其常常数取值都采采用生活污水水的取值，将将它们用于畜畜禽废水处理理的设计，是是因为虽然畜畜禽废水的BOD值比生活污污水有个数量量级的扩大，但但假定这些常常数数值依然然有效。潜流式人工湿地地水力停留时时间计算方法法与NRCS提出的方法法一致，公式式如下：k——对于生活活污水，8℃时，k值取0.032，对于其他他废水，须重重新确定t——时间（ddays）系统的水力停留留时间是有效效孔隙空间Vv和通过系统统的平均流速速的函数，也也可由下式得得出，即：Vv——系统孔孔隙的体积，m3；n——床的孔隙隙度，％；t——停留时间间，d；V——系统总体体机，m3；L——系统长度度，m；W——系统宽度度，m；D——地下层深深度，m；Q——通过系统统的平均流量量，m3/d。5．人工湿地植植被的选择人工湿地系统中中，植物为微微生物提供了了生活空间和和碳源，其主主要作用如下下：（1）湿地植物物使其根部周周围的基质处处于氧化状态态，而且也可可以增加湿地地床其他厌氧氧区域的氧含含量。（2）在湿地植植物的生长期期，有助于去去除污水中的的营养物质，虽虽然植物吸收收不是营养物物质去除的主主要途径，但但研究发现，植植物也可去除除16~755%的TN和12~733%的TP。植物的选择应按按照以下条件件：（1）当地土著著植物，最能能适应当地气气候条件（2）有较高的的生产力，对对营养物质有有较快的吸收收能力（3）根须发达达（4）移植后易易成活（5）多年生植植物（不需每每年种植）（6）容易获得得，价格低廉廉（7）对高营养养浓度污水有有耐性（尤其其要对NH3-N）表7-26推荐耐NH3-N植物CommonnameLatinbbinomiial耐NH3-N浓浓度GiantbbulrusshScirpusscaliiforniicus>200mg//LSoftsteembullrushScirpussvaliidus>200