【文章內(nèi)容簡介】 工濕地的 技術(shù)特點 （ 1） 投資少 ， 建設(shè) 、 運營成本低廉 國內(nèi)外研究實踐表明 ， 人工濕地處理污水的建設(shè)和運營成本低廉 ， 并且易于維護(hù) 。 以我國部分系統(tǒng)為例 ，以下 表中的對比數(shù)據(jù)顯示 ， 其建設(shè)成本 （ 噸污水投資 ） 和運營成本 （ 噸污水處理費 ） 約為傳統(tǒng)污水處理廠成本的 1/10～ 1/5左右 ， 從而能夠節(jié)省大量的資金 ， 經(jīng)濟(jì)效益顯著 。 （ 2） 污水處理系統(tǒng)組合的多樣性 ,針對性 人工濕地污水處理系統(tǒng)一般由人工基質(zhì)和水生植物兩部分組成 。 人工基質(zhì)又稱為填料 ，一般由土壤 、 細(xì)沙 、 粗砂 、 礫石 、 灰渣及石灰石 、 沸石等組成 。 不同的基質(zhì)對同種污染物質(zhì)的處理能力是不同的 ， 并且某些基質(zhì)的組合要優(yōu)于單一基質(zhì)的處理能力 。 因此根據(jù)污水中的污染物的種類 、 特征可以選取不同的基質(zhì)或采取幾種基質(zhì)的組合 。 如以石灰石作為基質(zhì)可以有效地去除 P,而要去除 TP、 TN最好采用沸石 石灰石組合的基質(zhì) 18。 至于水生植物的類型也是多種多樣 。 一般以挺水植物為主 。 目前研究 、 運用較多的水生 植物有蘆葦 、 燈心草 、 寬葉香蒲 、 茭白 、 浮萍 、 美人蕉 、 紅楓 、 鳳眼蓮 、 茳芏等類型 。 研究表明 ， 不同的植物類型對不同的污染物質(zhì)也具有一定的針對性 。 如茭白 、 蘆葦對 N、 P污染物有較好的去除作用 19, 20,寬葉香蒲對 Pb、 Zn、 Cd等重金屬有較好的去除作用 21?? 植物的選取還 要參考成活率 (當(dāng)?shù)氐闹?物類型成活率高 )、 經(jīng)濟(jì)價值 、 衍生的微生物種群等方面 。 由此可見 ，人工濕地污水處理系統(tǒng)組合的多樣性 ， 針對性可以使我們根據(jù)需要來靈活地對其進(jìn)行選擇 。 (3)處理污水的高效性 應(yīng)用實踐的研究數(shù)據(jù)表明 ,人工濕地處理污水的效果是理想的 ,優(yōu)于傳統(tǒng)的污水處理工藝2224。 在進(jìn)水濃度較低的情況下 ， 一般對污水中 BOD5的去除率在 85～ 95%之間 。 COD去除率可達(dá)80%以上 。 處理污水中 BOD5的濃度在 10mg/L 左右 ,SS濃度小于 20mg/L23,對 N的去除率可達(dá) 60%,對 P的去除率可達(dá) 90%以上 25,對農(nóng)藥類 、 細(xì)菌總數(shù)等去除率在 90%以上 ， 對重金屬 如 Fe、 Cu、 Pb、Zn、 Cd和 Mn等的去除率也很高 ,大都在 90%以上 21, 26。 需要提到的是 ,由于濕地類型 、 基質(zhì)和植物的 選取 ， 氣候 、 污染物的濃度等方面的差異 ， 污染物的去除率具有一定的波動范圍 。 1993年， Bastain等總結(jié)了北美人工濕地污染物去除率的波動范圍 ,如有機(jī)物去除率在 50～ 90%之間波動 ,懸浮物去除率在 40～ 94%之間波動 ,氮的去除率在 30～ 90%之間波動 ?? (4) 獨特的綠化環(huán)境功能 人工濕地同自然濕地一樣 ， 由于栽種有大量的水生植物 ， 所以對環(huán)境起到了綠化的功能 。成規(guī)模的人工濕地不但迅速增加了綠地面積 、 消除城市熱島效應(yīng) ， 還能為人們提供一個優(yōu)美的新型的城市生態(tài)景觀 。 北京中關(guān)村生命科學(xué)園國際公開競標(biāo)中 ， 俞孔堅設(shè)計的方 案榮獲第一名并中標(biāo) ， 該方案的最突出特色就是將人工濕地引入了現(xiàn)代城市景觀設(shè)計之中 。 (5) 受氣候條件限制較大 人工濕地栽種的植物類型恰當(dāng)與否 ， 直接關(guān)系著系統(tǒng)處理污水的效率和經(jīng)濟(jì)效益 ， 而植 物類型的選取受到了氣候條件的限制 。 以我國北方城市哈爾濱為例 ， 哈爾濱屬于中溫帶大陸 性季風(fēng)氣候 ， 多年平均氣溫在 ～ ? 之間 ,四季分明 。 冬季氣候寒冷 ,氣溫低 。 此種氣候條 件不適合美人蕉等熱帶植物的正常生長和處理污水功能的正常發(fā)揮 。 只能選取溫帶或部分亞熱帶植物作為凈污植物 。 27此外 ， 冬季地表水結(jié)冰 ， 抑制了水的流動 ， 所以表面流濕地在哈 爾濱等北方城市的冬季是不可行的 ， 只宜采用潛流濕地 。 （ 6） 占地面積相對較大 人工濕地凈污的效果與污水在濕地中流動的時間和空間充足與否有著很大的相關(guān)關(guān)系 。其次 ， 當(dāng)系統(tǒng)中的填料和植物納污達(dá)到飽和程度時需要用備用池來交替運行 。 另外 ， 為防止淤積 ， 往往建造預(yù)處理池對污水進(jìn)行先期處理 。 所以 ， 與傳統(tǒng)的污水處理廠相比 ， 人工濕地污水處理系統(tǒng)需要較大的占地面積 ， 一般認(rèn)為大約是傳統(tǒng)污水處理廠的 2～ 3倍左右 。 其中 ，表面流濕地由于水力負(fù)荷小 ， 需要較大的占地面積 28。 因此 ， 人工濕地系統(tǒng)的選址問題要考慮到環(huán)境 、 經(jīng)濟(jì)效益綜合最優(yōu)化 ， 規(guī)?；囊蛩?， 尤其在空置土地比較少的大城市 ， 最佳的解決辦法就是將工程選址在市郊區(qū)域 ， 這樣不但不占用寶貴的市區(qū)土地資源 ， 而且還可以減輕風(fēng)沙等對市區(qū)的環(huán)境影響 。 (7)容易產(chǎn)生淤積 、 飽和現(xiàn)象 人工濕地能有效地去除污水中的有 機(jī)物 、 懸浮物 、 TN、 TP、 SS、 重金屬 、 病原體等污染物質(zhì) 。 但是隨著時間的推移 ， 部分營養(yǎng)物質(zhì)會逐漸地積累 ， 濕地中的微生物相應(yīng)地繁殖 ， 如果維護(hù)不當(dāng) ， 便很容易產(chǎn)生淤積 、 阻塞現(xiàn)象 ， 使水力傳導(dǎo)性 、 濕地處理效果和運行壽命降低 ； 隨著污水處理過程的不斷運行 ， 數(shù)年內(nèi)基質(zhì)的吸附能力通常會趨于飽和 ， 也會影響濕地的處 理效果 。 排除淤積 、 飽和現(xiàn)象的最佳途徑是要在有備用池的前提下 ， 定期地對基質(zhì)進(jìn)行去淤 、 更換 、 對植物進(jìn)行收割 。 此外 ， 人工濕地中栽培的植物還易受到病蟲害 、 火災(zāi)的威脅以及自身生長周期的影響 ， 也是應(yīng)該加以重視的問題 。 從上述分析來看 ， 人工濕地污水處理系統(tǒng)的優(yōu)勢仍然占據(jù)著主要層面 。 其巨大的經(jīng)濟(jì) 、 社會和環(huán)境效益促使許多國家都在積極地克服困難 、 不斷地去研究 、 應(yīng)用 。 第四章 人工濕地設(shè)計 新洲區(qū)是武漢市的遠(yuǎn)城區(qū)之一，位于武漢市東北部、大別山余脈南端、長江中游北岸，界于東經(jīng) 114176。30′—115176。5′和北緯 30176。35′—30176。2′之間，東鄰 團(tuán)風(fēng) ，西接 黃陂 ，南與 青山 、 鄂州隔江相望，北與 紅安 、 麻城 毗鄰交錯，地勢由東北向西南傾斜，山崗與河流呈 “川 ”字型排列，俗稱 “一江（ 長江 ）、兩湖（武湖、 漲渡湖 ）、三河（ 舉水河 、 倒水 、 沙河 ）、四崗（樓寨崗、葉顧崗、 長嶺崗 、倉陽崗） ”。 1951 年，新洲從黃岡析出建縣； 1983 年，劃歸武漢市管轄；1998 年，撤縣設(shè)區(qū)。全區(qū)版圖面積 平方公里，其中陸地占 82%，水域占 18%；總?cè)丝? 萬，轄 10 街 3 鎮(zhèn) 1 個經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū) 1 個風(fēng)景旅游區(qū)。區(qū)政府所在地邾城是武漢市的衛(wèi)星城， 陽邏 開發(fā)區(qū)是市區(qū)共 建的省級經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)， 道觀河 風(fēng)景旅游區(qū)是武漢市四大風(fēng)景旅游區(qū)之一。 邾城街是武漢市的都市衛(wèi)星城，新洲政治、文化、科技、商貿(mào)中心，人口 萬，轄40 個村、 12 個社區(qū)，版土面積 平方公里，其中耕地面積 4823 公頃。轄 12 個居委會、 40 個村委會：清安、蔡濠、章南、鳳凰臺、黃茂、紅旗、東安、南街、幸福、文化、新建、劉集、城東、城北、城南、駱畈、章林、鐘楊、向東、余姚、龍 橋、勝英、登峰、顧崗、巴山、紅峰、劉六、梅店、鐵衙、章興、永立、章程、巴徐、大渡、饒菜、城西、鐵甲、程湖、陳先、錢寨、陶劉、劉集、肖橋、吳榜、新港、邱橋、易窯、東港、站橋、破月、聯(lián)合、詹河。 章程村位于武漢市的東北部，北鄰陳添奇村，西與胡店村、西峰村相連，南面毗鄰張師村，東面與巴徐村接壤。 318 國道復(fù)線公路穿境而過，交通條件十分便利。全村版圖面積 3200畝 ,居民 670 戶， 2498 人。 本工程污水收集范圍為章程村章程灣集中居住區(qū)生活污水，收集區(qū)涵蓋住戶約 200 戶，約為 987 人。 （編得是否可以？） 水量 （ 1） 污水平均 日 流量： Q=100t/d 即 Q=100 m3/d? （ 2）污水最大日流量： 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《室外排水設(shè)計規(guī)范》，生活污水總變化系數(shù)選取按下表進(jìn)行 本工程污水平均 日 流量為 ,遠(yuǎn)低于規(guī)范最低值，確定生活污水總變化 系數(shù) Kz= 則污水最大日流量 Qmax = L/s。 （總變化系數(shù) Kz 的選取可以否？） 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì) 水質(zhì)指標(biāo) CODCr (mg/L) BOD5 (mg/L) SS (mg/L)) NH3N (以 N計 ) TP (mg/L) 進(jìn)水濃度 250 130 250 22 5 處理后達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB189182021 要求的一級 B標(biāo)準(zhǔn)。 水質(zhì)指標(biāo) CODCr (mg/L) BOD5 (mg/L) SS (mg/L) NH3N (以 N計 ) TP (mg/L) 排放標(biāo)準(zhǔn) ≤ 60 ≤ 20 ≤ 20 ≤ 15 ≤ 1 總體工藝流程的確定對污水處理設(shè)施的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能起決定性的作用，同時各單元處理工藝及構(gòu)筑物的選擇也是非常重要的，直接影響污水處理廠運行的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性。生活污水 格柵沉砂池 厭氧調(diào)節(jié)池 潛流人工濕地 處理水 因此，有必要根據(jù)污水處理廠工程確定的進(jìn)出水水質(zhì)和特性，以及總體處理工藝方案等綜合考慮工藝流程單元及構(gòu)筑物的選擇和確定。下 面為本工程各處理單元的說明。 村居民生活污水通過新建收集管道 進(jìn)行收集， 為了攔截污水中漂浮物及大顆粒雜質(zhì)，防止提升泵及處理設(shè)施堵塞，需設(shè)置格柵及格網(wǎng)。較小而重的顆粒則在沉砂池中沉淀去除。 b. 厭氧調(diào)節(jié)池 由于用水時段較為集中，呈明顯周期性變化，就餐及盥洗時排水量多，其余時間排水量少，尤其是深夜至凌晨水量很少。因此需要設(shè)置調(diào)節(jié)池用以調(diào)節(jié)水量。 生活污水在厭氧調(diào)節(jié)池中經(jīng)過厭氧菌的降解作用，去除部分有機(jī)污染物，也能夠?qū)⒉糠蛛y降解的有機(jī)物分解為易降解的物質(zhì)，同時也具有一定的沉砂功能。改善了生活污水生活 特性，減輕人工濕地處理負(fù)荷。厭氧池內(nèi)的沉砂和剩余消化污泥，定期委托處理。由于該污水多為生活污水，污泥中有害物質(zhì)較少，可作為農(nóng)田種植、園林綠化肥料利用。 經(jīng)過前面預(yù)處理后，水中污染物濃度大大降低，懸浮物減少，降低了潛流濕地的負(fù)荷，減少了堵塞的可能性。潛流濕地上層覆土或塘泥，并種植淺表根系的美人蕉、香蒲、茭草、燈芯草等植物，進(jìn)一步降解和吸收有機(jī)物，下部通過碎石構(gòu)筑的過濾床層，相當(dāng)于生物濾池的作用，當(dāng)污水通過時，碎石上生長生物膜，生物膜與污水接觸，大部分有機(jī)污染物通過兼氧和好氧微生物作用分解去 除。 設(shè)計 沉砂池 （老師，按您的圖紙，兩個間隙不同的格柵是做在 1個沉砂池里的，但是學(xué)生按水控書上的公式來計算格柵構(gòu)筑物時，會有兩個不同的數(shù)據(jù)，學(xué)生想問是兩個格柵分開算，還是選擇尺寸大的來做？） 尺 寸： （具體尺寸根據(jù)實際調(diào)整） 柵 寬： B＝ 530mm 柵條間隙： b=10mm 和 b＝ 5mm 各一臺 格柵傾角：α =60176。 格柵定期人工清渣 ,清渣周期 12 次 /7 天 。 設(shè)計 計算 ： n vhbQn ??? ?sinmax maxQ — 最大設(shè)計流量， m3/s,取 m3/s； b — 柵條 凈 間隙， m，取 b= b` ＝ ； h — 柵前水深， m,取 ； v — 污水流經(jīng)格柵的速度， m/s,取 m/s； ? — 格柵安裝傾角，（176。），取 60176。 ?sin — 經(jīng)驗修正系數(shù)。 計算得： n ? 14； `n ? 27 槽總 寬度 B bnSnB ????? )1( B — 格柵槽寬度， m； S — 柵條寬度， m，取 ； n — 格柵間隙數(shù)， m。 計算得： B =； `B = 2h ? ? ???? s i n2/s i n2 24/322 ??????????????????????? gvbSkgvh 2h — 過格柵水頭損失 ,m； ? — 阻力系數(shù)，其值與柵條的斷面幾何形狀有關(guān)，計算公式取 ? = ? ? 4/3/bS? ， ? =； g — 重力加速度，取 ； k — 系數(shù)，格柵受污物堵塞的，水頭損失增大倍數(shù)，一般采用 k =3. 計算得： 2h ? ； `2h ? H H= 21 hhh ?? H— 柵后槽總高度， m； h — 柵前水深， m； 1h — 格柵前渠道超高，一般取 ； 2h — 格柵的水頭損失， m. 計算得： H =； `H = 5. 進(jìn)水渠道漸寬部位的