某乡镇人工湿地的设计

某乡镇人工湿地的设计摘要：经济的迅猛发展不仅使得人们的生活水平提高了，也加快了城镇化，产生的生活污水也日益影响人们的生活，建立环境友好型社会也渐渐深入人心，人工湿地污水处理技术在环保工作者的努力探索中不断成熟，这项技术符合人们建立环境友好型社会的要求。人工湿地污水处理技术是一种绿色的污水处理方法，它不仅可以极大地展示物料的生产潜能、避免环境问题的加重，而且建设和维持成本不高，适宜全国各地推行。本文设计的是某乡镇生活污水每日最大流量200m3/d的人工湿地。根据污水的每日最大流量以及严谨的科学方法计算出人工湿地面积为619m2，而且通过参考各类资料选择了沸石、石灰石和碎石这三类基质以及香蒲和美人蕉这两种植物构筑了完整的人工湿地体系。关键词：人工湿地；污水处理；生态环境DesignofconstructedWetlandinaTownAbstract:Therapiddevelopmentofeconomynotonlymakespeople'slivingstandardimprove,butalsospeedsuptheurbanization,thedomesticsewageproducedbypeopleandincreasinglyaffectstheirlife.Theestablishmentofanenvironment-friendlysocietyhasgraduallytakenrootinpeople'sheartsandminds.Artificialwetlandsewagetreatmenttechnologyisbecomingmatureintheexplorationofenvironmentalprotection,thistechnologymeetstherequirementsofpeopletoestablishanenvironment-friendlysociety.Theartificialwetlandsewagetreatmenttechnologyisagreensewagetreatmentmethod.Itcannotonlygreatlydisplaytheproductionpotentialofthematerial,avoidtheaggravationoftheenvironmentalproblems,butalsothecostofconstructionandmaintenanceisnothigh,itissuitableforalloverthecountrytocarryout.Inthispaper,aconstructedwetlandwithmaximumdailydischargeof200m3/dofdomesticsewageinatownshipisdesigned.Theauthorcalculatestheconstructedwetlandareaof619m2accordingtothemaximumdailydischargeofsewageandrigorousscientificmethod.Threekindsofsubstrates,zeolite,limestoneandbreakstone,aswellascattailsandplantletswereselectedtoconstructacompleteconstructedwetlandsystem.Keywords:Constructedwetland；Sewagedisposal；Ecologicalenvironment目录TOC\o"1-3"\h\u1前言 11.1研究的背景 11.2人工湿地的概况 11.2.1人工湿地的概念 11.2.2人工湿地的分类 11.2.3人工湿地植物分类 21.2.4人工湿地的应用与发展现状 41.2.5人工湿地去污机理 42设计概况 52.1设计的任务及目的 52.2设计条件 52.2.1气候条件 52.2.2农村生活污水水质 52.2.3生活污水的出水水质要求 62.2.4人工湿地系统进水水质要求 62.2.5人工湿地系统污染物去除效率 63工艺设计 73.1工艺流程 73.2设计参数 73.2.1设计所需参数 73.2.2几何尺寸的设计 73.3设计概述 83.3.1人工湿地面积计算 83.3.2湿地基质的筛选 93.3.3湿地植物的选择 104项目成本估算 114.1成本估算 114.2经济效益 124.3环境效益和社会效益 125结论 12致谢 14参考文献 15附录 171前言1.1研究的背景自古以来技术总会伴随着需求而逐步向前发展。20世纪末的中国是一个正处于经济腾飞时代的发展中国家，经济较改革开放前有了很大的进步，环境污染日益严重，水环境也面临着污染。我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源量约2100立方米，仅为世界平均水平的四分之一，被联合国列入全球13个贫水国家之一；干旱半干旱地区的土地面积约占全国的39%；缺水情况处于不一样水平的城市全国有一大半，其中水极度的匮乏的城市有100座。水环境的污染更加突出了我国水资源缺乏的状况，怎么降低废水引起的污染是解决水资源短缺的方法之一。我国目前绝大部分地区的污水处理厂使用的是投资高、耗能大、运行费用高，氮、磷等营养物质的去除率较差，经处理后排入水体仍有可能造成二次污染；而且我国经济发展水平不是很高，贫富差距较大，中小城市和乡村由于资金问题而难以施行。人口众多和水资源严重缺乏的矛盾，使得处理城乡生活污水的问题亟待解决，如何尽快找出一条符合国情的处理城乡污水的方法成为广大环保人面临的一大任务。20世纪70年代末发展起来的人工湿地污水处理技术就在这时得到了环保人的关注，其建设价格和运行价钱低、维修和护理技术低、处理效率高等优点，适宜大范围推行，是比较生态化的废水处理技术，也是中国需要的一种技术，它能较好的缓解中国水资源短缺的情况。1.2人工湿地的概况1.2.1人工湿地的概念人工湿地广义上的概念是因人工的扰乱而产生的湿地。人工湿地狭义上的概念是仿照天然环境系统条件，以人力建造池子，在底部设置防止水下渗到地底下的阻隔面，利用具有吸附污染物性质的植物和依照特别定制的比例组合的土壤、沙、石等材料构建的基质作为填充原料，组成类似于自然湿地的污水净化系统，这也是目前被广泛使用的定义。1.2.2人工湿地的分类目前，各界学者因对人工湿地的分类依据各不相同，所以分类的结果也不同。人工湿地中植物占据着重要的组成成分，按照植物形式可以将人工湿地的植物系统可分为挺水植物系统、浮水植物系统和沉水植物系统这3种类型[1]。根据污水的流动方式，可将人工湿地系统分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地[1-3]。（1）表面流人工湿地（Surfaceflowconstructedwetland）表面流人工湿地是一种污水在基质表面以上，污水从入口处水平的流向出口处的人工湿地。其水利路径以地表推流为主，水利负荷较低，污水在湿地基质表层缓慢流动，氧气通过水面扩散补给，水位一般在0.1~0.6米，污染物主要通过土壤的吸附、污染物的自然沉降、植物的根茎拦截以及根茎部位上生物膜的降解作用实现污水净化。表面流人工湿地系统易管理、建造成本和运行费用低，但是污水处理效果一般，容易受温度的影响，炎热的时节会散发难闻的气体和促使蚊虫的生长。该类型人工湿地系统在美国、新西兰、加拿大，瑞典等国分布较多[1-5]。（2）水平潜流人工湿地（Horizontalsubsurfaceflowconstructedwetland）水平潜流人工湿地是一种污水在基质表面以下，污水从入口处水平的流向出口处的人工湿地。其污水在湿地基质内部流动，水面低于基质表面，呈潜流状，受气候影响小，炎热时节也不易散发难闻的气味及促使蚊虫生长，微生物种类丰富，耐冲击力强，其水力负荷和污染负荷较大，COD、BOD、SS等有机物和重金属处理效果好，但因其建造费用、运行费用和管理费用高难以广泛应用，目前在欧洲和日本应用较多[1,4,6,7]。（3）垂直潜流人工湿地（Verticalsubsurfaceflowconstructedwetland）垂直潜流人工湿地指污水与池底形成90°经过池体中基质的人工湿地。垂直流人工湿地综合了前两者的性质，利用相应的基质以及种植各种恰当的植物来填充池体，污水在基质床中由上到下垂直流动，该系统采用间歇进水的运行方式，以大气扩散和植物根部传输为系统内部提供充足的氧气，非常适宜硝化细菌进行硝化反应，硝化效果较强，能够用于具有高浓度氮的污染水质中，对土地的占有小，可是该系统对COD、BOD等有机物的去除成效没有水平潜流人工湿地好，炎热时节会促使蚊虫产生，需要较高建造费用以及配水系统[1,4,8,9]。1.2.3人工湿地植物分类人工湿地在应用中多是水生管束植物，按照其形态和生活习性，可分为四种类：漂浮植物、浮叶植物、挺水植物和沉水植物。（1）漂浮植物漂浮植物又称完全漂浮植物，根不着生在底泥中，整个植物体漂浮在水面上的一类浮水植物。每年的3-10月是其生长的时候，而且喜欢含氮量高的水域环境；这类植物的根通常不发达[10]，拥有强大的生长能力，体内拥有着很多能够与气体交换大量细胞间隙的薄壁组织，或着具有能够换取气体的气囊。漂浮植物是一类观叶植物较多的、可以遮阳和美化的植物。因为它们既能吸收水里的矿物质，同时又能遮蔽射入水中的阳光，所以能够抑制水体中藻类的生长[11]。凤眼莲属于漂浮植物，但其生长里过旺，会极快的遮挡整个水面，致使水中生物灭亡，因而引用这种植物净化水体需经常处理水面。熟知的漂浮植物有水葫芦、凤眼莲、浮萍、槐叶萍等。（2）浮叶植物浮叶植物是一种根部固着于底下污泥中，叶片漂在水域表层的水生植物。该类植物常常具有繁茂的根状茎，有很多能够与气体交换大量细胞间隙的薄壁组织；茎因其柔软的性质，所以植株可以在水位经常发生动荡的水域中生存；植株所需空气和阳光通常可以经过茎干向外伸长、扩张获得；圆形或椭圆型是其叶子的故有形态，叶子的这种形态可以避免被大风大浪扯破[12]；仅在叶外表面有气孔，叶的蒸腾非常大，叶子表面有角质层，可防止水分过快蒸发。在污水中浮叶植物可以争夺水中的可供自身生长的物质来成长的同时也减少水中污染物浓度，达到净化污水的目的，而且浮叶植物的叶子可以通过遮挡阳光射入水面使水中的温度降低，从而也阻抑了藻类生物在水中的成长，益于水体净化。熟知的这一类型植物有睡莲、莼菜、荇菜等。（3）挺水植物挺水植物一般分布于0~1.5米的浅水处的，植株高大，根、茎、叶分明；根固定在底泥中，茎的下半部浸在水中，上半部茎和叶挺出水面[13]；茎一般为中空，内有复杂的空气管道；其叶的下表皮有着丰富的可以避免水分大量消散的气孔；有很多能够与气体交换大量细胞间隙的薄壁组织；根系比较茂盛，能够固定于水中污泥生长以及吸附水中大量的氨、磷等污染物质。熟知的这一类型植物有香蒲、水葱、水莎草、水生美人蕉、芦苇等。（4）沉水植物类型沉水植物是一种植株整个部位都沉在水中根茎固定于水下底泥生长的水生植物。该种类基本上都存在于水面下2~3米地方，在水质非常清澈的地方可生长在水下10米处。其全身都是净水的器官，净水的同时能够获取水中可以致使自身；根在其生长中会慢慢退化或者消失得无影无踪了，体内有很多能够与气体交换大量细胞间隙的薄壁组织；叶绿体位于没有气孔的叶子表面，植株的细胞都能为提供氧气。这类植物能够大量地汲取水体中的营养物质，包括氮、磷等，对缓解水体富营养化起到积极作用；一直生活于很清澈水中的的沉水植物，移栽到别的水体中也需要类似的水质，因而，可以当做污水处理中最后的强化稳定植物[14]，用来加强水体质量。熟知的这一类植物有狸藻、轮叶黑藻、小眼叶子菜等。1.2.4人工湿地的应用与发展现状人工湿地处理污水工艺在世界各地受到重视并被运用，20世纪70年代德国学者Seidel与Kickuth合作并由Kickuth提出（TheRootZoneMethod）理论之后打开了世界各个国家对人工湿地污水处理的技术探索和实践的大门。1974年是一个特别年份，第一座人工湿地在德国开始了建造的进程，从此人工湿地在欧洲大陆，在美国和加拿大等国家也在得到广泛的推广。据不完全统计，美国在1988年至1993年间就建了几百座人工湿地；1987年由天津市环保研究所建成处理规模为1400m³/d的芦苇人工湿地是中国首例人工湿地污水处理工程[15]；2007年，中国最大的污水处理湿地在四川成都的凤凰河建成了，处理量达2万t/d[16]。目前，人工湿地工程得到广泛推广，不论是在哪个国家人工湿地工程都可以数以万计了。人工湿地最初主要用于处理生活污水，随着时间的流逝，人工湿地技术不断发展。目前人工湿地广泛应用于农业非点源污染工业暴雨径流污染、垃圾渗滤液和富营养化水等领域。人工湿地污水处理技术是较具有发展前景的、目前世界湿地领域一个火热的、可探索的课题，在工艺的建造价格、去污成效和维护费用等方面，该技术比传统的污水处理技术具有更大的优势，但容易受到气候条件和土地面积的制约。随着经济的发展，各类环境问题层出不穷，人工湿地技术也会不断创新，会不断克服缺陷，迈向成熟，应用更加广泛。1.2.5人工湿地去污机理人工湿地去除水中污染物的机制和原理非常地繁琐，到目前为止仍然没有探究明白。物理、化学和生化[17]是许多学者通过探索归纳出来的人工湿地去除水中污染物的关键方法。物理方法中滤过、沉淀和堆积是关键的作用，污水在通过湿地的基质层和密度较大的植物根系中能够筛选、过滤水中的SS，使得SS驻留于基质层里；化学方法中离子交换、化学沉淀和氧化还原等是关键的化学反应，反应的产生受到基质种类的影响；生化方法中微生物的开环和断裂分解是实现净化污水的重要作用，需要微生物在厌氧、好氧厌氧及兼性厌氧的环境完成[18]。人工湿地的去污大概过程：植物体内可以分泌出能够溶解的有机和无机物质，这些物质可以提供微生物成长过程所需要的基质，加强植物根系和微生物之前间的反应，使存在它们所形成范围中微生物的数量和成活效率远远多于范围外的。湿地系统成熟后，许多的微生物成长时依附在基质表层和植物繁茂的根系中因此产生生物膜。污水接触到生物膜时，能产生化学反应的基质和植物繁茂的根系能够将很多的SS阻拦下来，植物繁茂的根系渗出的可溶解的物质能够致使大肠杆菌和病原体失去活性走向死亡，植物繁茂的根系形成的生物膜以吸附、吸收和生物正常的生理代谢除去水中不容易溶解的有机物。根系附近容易产生缺氧、厌氧和好氧的区域这是因为植物中繁茂的根系和运输组织能够连续的传送放出氧导致的，类似很多串联或并联的A2/O处理单元[19]，能够极大的处理干净大分子有机物，可以让植物和微生物吸取污水中的氮、磷作为生长所需的养分；在这同一时间里，还能够将植物和微生物中积聚的磷以硝化、反硝化反应的形式去除；最后，污染物可以通过按照期限更新湿地床基质或者将种植的植物割取后从系统里除去。2设计概况2.1设计的任务及目的任务：本次设计的任务是依据相关资料建造一个最大污水量为200m³/d的水平潜流人工湿地工程，用该工程处理生活某乡镇的生活污水，使污水达标排放。目的：运用维护简单、建造和运行费用低、生态的处理技术处理污水，减少水环境污染，保护环境。2.2设计条件2.2.1气候条件此乡镇拥有着不分明的四季，春天和冬天少雨，夏天没有炙热，冬天没有寒冷，夏天和秋天降水多，每年平均温度在22.5-25.60℃的范围内。2.2.2农村生活污水水质根据给排水设计规范及相关工程实践经验，可知一般农村生活污水水质如下表：表1农村生活污水水质Table1Ruraldomesticsewagequality项目CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）氨氮（mg/L）SS（mg/L）pH浓度≤300≤120≤25≤1007-82.2.3生活污水的出水水质要求此项目出水质量施行2002年国标《城镇污水处理厂污染物排放标准》里的一级B标准，相关的出水质量如表2。表2出水水质指标Table2Effluentqualityindex项目CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）氨氮（mg/L）SS（mg/L）pH浓度≤60≤20≤8（15）*≤206-9注：*解释：括号外数值为水温＞12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。2.2.4人工湿地系统进水水质要求依照《人工湿地污水处理工程技术规范》，人工湿地类别不一样，进水的水质也不同，其进水要求如下：表3人工湿地系统进水水质要求（单位：mg/L）Table3Waterqualityrequirementsforartificialwetlandsystem人工湿地类型CODCrBOD5氨氮SSTP表面流人工湿地≤125≤50≤10≤100≤3水平潜流人工湿地≤200≤80≤25≤60≤5垂直潜流人工湿地≤200≤80≤25≤80≤52.2.5人工湿地系统污染物去除效率根据所参考的实验材料，可知人工湿地系统污染物去除效率，数据如下：表4人工湿地系统污染物去除效率（单位：%）Table4RemovalefficiencyofpollutantsinconstructedWetlandsystem人工湿地类型CODCrBOD5氨氮SSTP表面流人工湿地50~6040~7020~5050~6035~70水平潜流人工湿地55~7545~8540~7050~7070~80垂直潜流人工湿地60~8060~8050~7550~8060~803工艺设计3.1工艺流程依照乡镇周围环境情况，在工艺中设计格栅池、沉淀池和人工湿地。格栅池用于处理漂浮物和悬浮物，沉淀池用于去除水中悬浮物及污泥，人工湿地作为工艺中主要的污水处理措施可去除COD、BOD和氨氮等污染物。设计的工艺流程如图1：格珊池生活污水排出人工湿地沉淀池格珊池生活污水排出人工湿地沉淀池污泥处理垃圾处理污泥处理垃圾处理图1工程接纳乡镇生活污水或自然雨水的工艺流程图Fjgure1ProcessflowchartforprojectacceptanceoftownshipdomesticsewageornaturalRainWater3.2设计参数3.2.1设计所需参数人工湿地面积需按照五日生化需氧量和表面有机负荷确定，同时需要满足水力负荷要求[20]。由于没有实验的数据，因而选择了经验数据。数据如下：表5人工湿地主要设计参数Table5Maindesignparametersofartificialwetland人工湿地类型BOD5负荷(kg/hm2.d)水力负荷(m3/m2.d)水力停留时间(d)表面流人工湿地15~50＜0.14~8水平潜流人工湿地80~120＜0.51~3垂直潜流人工湿地80~120＜1.0（建议值：北方：0.2~0.5；南方：0.4~0.8）1~33.2.2规格大小的设计水平潜流人工湿地的规格大小，依照《人工湿地污水处理工程技术规范》所给的经验数据，数据如下：（1）水平潜流人工湿地单元的面积宜小于800m2；（2）潜流人工湿地单元长宽比宜控制在3：1以下；（3）规则的潜流人工湿地单元长度宜为20m~50m；（4）潜流人工湿地水深宜为0.4m~1.6m；（5）潜流人工湿地的水力坡度宜为0.5%~1%。3.3设计概述3.3.1人工湿地的计算（1）湿地面积As湿地面积是通过最大的污水流量、进出水浓度、温度的速率常数等来计算的，其计算公式如下：式(3-1)式中：As为湿地面积（㎡）；Q为污水流量（m³/d），设定最大污水流量为200m³/d；C0为进水BOD浓度（mg/L），根据表1取其浓度为80mg/L；Ce为出水BOD浓度（mg/L），根据表2取其浓度为20mg/L；Kt为温度的速率常数，Kt=1.014×（1.06）（T-20），根据相关情况取T=24，则Kt=1.28；d是介质床的深度，其范围在60~200cm，通常选择100~150cm，这里选择100cm；n为介质的孔隙度，其范围在0.35~0.4，在这选择0.35。经过计算得到：湿地面积（As）为619m2湿地的长（L）和宽（W）人工潜流湿地床过长会造成死区，难以调节水位，影响植物的生长，因此湿地长和宽需要控制在合适的范围内。根据经验数据湿地长宽控制在3:1内，本设计取2：1。根据公式:式（3-2）根据经验数据，本设计采用长宽比为2：1，即L/W=2。湿地面积可根据湿地的长和宽相乘得到，如下公式所示：式（3-3）由公式（3-3）计算可知：L=619/W由上可知长宽比为2，将公式（3-2）代入到公式（3-3），经计算可知L=35m，W=17m。（3）湿地系统深度（D）人工湿地系统深度可影响水处理的效果，确定系统深度尤为重要。《人工湿地污水处理工程技术规范》中给出潜流人工湿地水深宜为0.4~1.6m，美国芦苇湿地池深采用60cm~76cm，德国采用60cm[21]，KimEastlick推荐潜流湿地水深以30~90cm为宜[20]。整体分析，本设计深度取0.8m。（4）水力停留时间Tn水力停留时间被定义为污水在人工湿地处理系统中驻留所用花费的平均时长，其计算的式子如下： 式（3-4） 式（3-5）式中：V为湿地的体积（m3）；As为湿地面积（m2），619m2；D为湿地系统深度（m），取0.8m；Tn为水力停留时间（d）；θ为孔隙率（填料安装后湿地孔隙率不宜低于0.3，在这取0.35）；Q为污水的最大流量（m3/d），设定最大污水流量为200m³/d。根据式（3-4）可计算湿地的体积为495.2m³，将其代入式（3-5）算得水力停留时间为0.87d，本设计采用水平潜流人工湿地处理污水，根据经验数据水力停留时间取1~3d，结合所计算数据，取2d。（5）水力负荷（HLR）水力负荷的概念是单位平米的人工湿地处理系统在单位时间内能够处理的污水量，是度量人工湿地系统净水成效的关键一步，其计算公式如下： 式（3-6）式中：HLR为水力负荷（m/d）；Q为最大污水流量（m3/d），设定最大污水流量为200m³/d；As为湿地面积（m2），619m2。根据式（3-6）计算知水力负荷为0.32m/d，0.32m/d＜0.5，符合《人工湿地污水处理工程技术规范》中对水平潜流人工湿地水力负荷的要求。3.3.2湿地基质的筛选经过诸多研究者的探索，基质可分为天然材料、工业副产品和人造产品。基质能够作为载体供植物固着，微生物也可以寄托在基质表面生长，与此同时基质能够吸收和减少污染物质。基质不一样净化废水中的物质也不一样，挑取恰当的基质对污水处理成效可以起到极其关键的作用。赵占军[22]等对五种填料的研究中得出沸石对氨氮较高的吸附率，砾石对总磷有较高的吸附率；卢少勇[23]等研究发现花山岩、生物炭、瓷砂陶粒和沸石适合做人工湿地的吸附氨氮的基质；张凌翔[24]等实验得出陶瓷滤料和沸石组合可以使氮的消除效果超过70%；李怀正[25]等实验知道SS处理成效越好，基质的粒径越小；郭本华[26]等研究表明碎石对污水中磷的处理效果很好，超过90%；水中悬浮物和BOD5浓度较高可采用泥炭做基质；研究发现沸石通透性较强、具有较强的再生能力，而且可以有效的处理污染物COD。表6五种填料对氨氮和磷素的吸附率Table6Adsorptionefficiencyoffivefillersforammonianitrogenandphosphorus填料温度氨氮吸附率磷素吸附率沸石25℃91.9%10.8%圆陶粒25℃34.7%32.1%页岩25℃20.0%34.0%砾石25℃16.0%72.8%粗砂25℃14.4%59.1%人工湿地建设中基质不同铺设的位置也不同表层。湿地表层一般选择渗透性为慢或中的黏土或壤土，粒径为40~50mm的砾石用于进出水口的位置，而粒径在5~10mm的基质可以铺设于表层水以下。在人工湿地的建设中选择合适的基质配置不仅可以增加湿地寿命也可以污水的处理能力。因此，在安全无毒、廉价、易得以及高效的原则下污染物不同的湿地应该选择合适的基质。在本次设计中湿地表层选择壤土，进出水口会选择沸石、石灰石以及碎石。3.3.3湿地植物的选择人工湿地系统中的植物不但能够降解和接收有毒有害的物质，其丰富的根系还能接收污水中的营养物质为自身的成长提供原料，而且可以运送氧气、提供栖身的场所给水中生物，有的还能抑制水中藻类提高系统的净污效果。植物在人工湿地中具有重要的作用。因此，选择合适的植物在人工湿地系统中是尤为重要的。植物在选择时不仅需要满足当地的地质和气候条件，而且所选的植物需要有较强的耐污性，有发达的根系，生长期长的冬季半枯萎或常绿，不能威胁周围生态环境和拥有一定的经济、文化和景观价值。人工湿地中的植物多选用水生维管束植物,如芦苇、宽叶香蒲、灯心草、凤眼莲、水葱、茭白、小叶浮萍、水仙和美人蕉等。孙光[27]等的探究中对水中COD、TN和TP香蒲比芦苇和菖蒲处理效果好；魏成[28]等研究中知美人蕉对TP和BOD去除率高于芦苇；肖广敏等学者对四种植物进行比较香蒲等对氨氮和总磷有较强的净化能力[24]。香蒲不仅是净化污水的廉价、有效的生物填料，收割后还可以用来造纸和编织草席；美人蕉不仅对含TP和BOD的污水有较好的处理效果，它的的茎、叶和根都具有经济价值，可以造纸、可以用来造麻袋、可以当药材等。本项目通过多方面考虑，选用香蒲和美人蕉这两种植物种植。香蒲的种植密度为20-25株/m2；美人蕉的种植密度为20~30株/m2。香蒲 美人蕉图2香蒲和美人蕉Figure2CattailandCanna4项目成本估算4.1成本效益估算此项设计主要成本用于土方工程建设，植物的种植、防渗膜和机械格栅也占用一定的成本。（1）土方工程量及成本本设计中设有的格栅池、初沉池、潜流湿地涉及到土方工程的建设。以相对海拔为基准，挖方长度35m，深度因设计治理措施的不同而不同，挖方主要集中在格栅池、初沉池和潜流湿地，挖方体积为495.2m³，其挖方与建造池子的成本约为22万元。（2）机械格栅成本此项目中选用的格栅是回转式的，它是一种日常维修和护理方便、机械化水平高、分离固体物质效果好、不易被腐蚀的器械。没有人操作的情形下也能平稳的工作，机器出现毛病时声光报警并自行停止运行。此项目选购一台约2万元的回转式机械格栅。（3）植物成本人工湿地工程中用于净化水体的植物可采用种子种植和幼苗种植这两种方式，购买种子种植所需费用较低，但其成长缓慢，前期还需要花较多的时间来培养，而幼苗种植前期不需花费大量时间培养且更快见到成效，因此采用幼苗植物种植。植物采购于苗圃，在计算成本时，只计算植物幼苗的成本。本工程种植香蒲和美人蕉，香蒲和美人蕉的种植密度均采用为25株/㎡，面积619㎡，每株0.4元，所需费用约6200元。（4）防渗层及成本本工程用于生活污水的处理，污水中重金属没有超标，主要污染物是COD、BOD、SS、TP和氨氮。由于其污水渗入地下水后可污染地下水质因此在整个工程的池子里都铺上一层渗透膜，该渗透膜采用防渗性能好、抗腐蚀能力强、不易老化的高密度聚乙烯膜。本项目中需要用到高密度聚乙烯膜的面积约2107m2,该膜的单价是6元/m2，因此高密度聚乙烯膜所需的费用约为1.3万元。4.2经济效益污水处理厂处理污水的成本与其规模和工艺有关，以生物活性污泥法为主要处理工艺的城镇污水处理厂来说，其处理1m3污水的成本约在0.61-1.20元之间，而人工湿地处理1m3污水的成本只需约0.1元。本项目工程对污水日均处理量为200m3，一次性投入成本约35万元，经处理后的污水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准，总体上污染物去除效果较好。4.3生态效益和社会效益本项目中生活污水对周边环境造成的环境问题，不仅是对河流水质的污染、出水不能达到国家二级排放标准，更重要的是散发恶臭、破坏的周围的景观、易产生疾病，影响人们的生活。本生态工程的设计具有污泥产生量少、噪声影响小等优势，且有助于周围环境景观的改善，增强人水之间的交流，为人们提供更美好的环境，促进生态和谐。5结论人工湿地是一种生态的污水处理技术，可以防止环境的再污染，运用化学、物理和生化这三种方法使污水达到排放的标准，适合推广于资金和维护费用不高的农村、乡镇。本文在设计人工湿地的过程中先查阅相关资料确定人工湿地研究的背景、分类、应用及发展现状和去污的原理；然后设计污水处理工艺流程以及人工湿地污水每日最大流量为200m3/d；之后根据污水最大流量、BOD的进出水浓度、温度速率常数等计算出人工湿地的面积为619m2、湿地的长和宽分别为35m和17m、水力停留时间为0.87d和水力负荷为0.32m/d；最后通过参考文献选择对污水中污染物有较高吸收率的沸石、石灰石与碎石作为湿地基质以及选择根系发达、有较强吸附能力的香蒲和美人蕉作为湿地植物，完善了人工湿地的设计，使工程达到了净化污水的能力。该设计采用水平潜流人工湿地净化乡镇的生活污水，使污水达标排放。既能避免了恶臭影响人们的生活、污染环境，也能美化乡镇、为乡亲们提供休闲娱乐的场所、丰富人们的精神生活。参考文献[1]何秋婷.人工湿地处理农村生活污水的参数优化与工艺设计[D].福建师范大学硕士论文.2014.[2]刘涛,张晗.浅谈人工湿地在污水处理中的设计[J].绿色科技,2014,11:153-154.[3]唐抒圆.人工湿地处理低温地区农村污水的工程设计与运行效果分析[D].吉林大学硕士学位论文,2014.[4]霍贞.浅谈人工湿地污水处理技术及工艺设计[M].天津市政设计研究院:天津,2007.[5]王健.表面流人工湿地污水处理技术应用探讨[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2010,18(4):51-55.[6]张迎颖.潜流人工湿地处理农村生活污水的工艺研究[D].南京农业大学博士学位论文,2009.[7]范旭红.人工湿地污水处理系统及其应用[D].东南大学工学硕士学位论文,2005.[8]芦秀青.垂直流人工湿地水力学规律与数学模型研究[D].华中科技大学博士学位论文,2010.[9]CHENGXQ,GANGH.NutrientRemovalfromPollutedRiverWaterbyCombiningVerticalandHorizontalSubsurfaceFlowConstructedWetlands[J].AdvancedMaterialsResearch,2013,663:1029-1032.[10]秦巧燕,朱建强.磷的环境效应及水生植物修复技术研究进展[J].长江大学学报（自然科学报）,2009,6(4):53-57.[11]施泽权.广州市水生园林植物资源调查及