【正文】 CODCrSSNH3NTP表面流人工濕地40～7050～6050～6020～5035～70水平潛流人工濕地45～8555～7550～8040～7070～80垂直潛流人工濕地50～9060～8050～8050～7560～80根據(jù)設(shè)計(jì)水質(zhì)、水量、組合式濕地處理系統(tǒng)工藝以及各濕地系統(tǒng)對污染物的去除率，估算BOD5的去除率可達(dá)64%，COD的去除率可達(dá)60%，氨氮的去除率可達(dá)50%。，環(huán)境效益和社會效益非常顯著。在人工濕地的設(shè)計(jì)過程中，確定濕地的水力污染負(fù)荷是最重要步驟之一，同時(shí)也是關(guān)系到人工濕地未來處理效果的關(guān)鍵因素。濕地面積的確定也需要根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)要求，水力污染負(fù)荷，基質(zhì)滲透系數(shù)以及水力坡度等參數(shù)來確定。本次工程設(shè)計(jì)方法主要利用濕地水文動力學(xué)基本原理，由進(jìn)出水水質(zhì)和總體水量平衡進(jìn)行系統(tǒng)的水力負(fù)荷與停留時(shí)間等水力參數(shù)計(jì)算出所需土地面積和污染物負(fù)荷量，同時(shí)結(jié)合住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《人工濕地污水處理技術(shù)導(dǎo)則》RISNTG0062009和環(huán)境保護(hù)部《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》HJ20052010相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求選取合適的設(shè)計(jì)參數(shù)。人工濕地的設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》HJ20052010人工濕地的主要設(shè)計(jì)參數(shù)見下表：表53 人工濕地的主要設(shè)計(jì)參數(shù)人工濕地類型BOD5負(fù)荷(kg/hm2d)水力負(fù)荷( m3/m2d)水力停留時(shí)間(d)表面流人工濕地15～504～8水平潛流人工濕地80～1201～3垂直潛流人工濕地80～12（建議值：北方：～：～）1～3（1）表面水力負(fù)荷指每平米人工濕地在單位時(shí)間所能接納的污水量。HLR=V/S式中：HLR—水力負(fù)荷，m3/（d?m2）；V—是日處理量，m3/d；S—是濕地面積，m2本項(xiàng)目中，24=30萬m3/d,S=300hm2，因此HLR=。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》HJ20052010要求，HLR控制范圍應(yīng)為，因此，本設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求?？紤]到本項(xiàng)目的所在地區(qū)氣候冬季漫長寒冷，適當(dāng)減輕的水力負(fù)荷有利于濕地凈化水質(zhì)。（2）表面有機(jī)負(fù)荷指每平方米人工濕地在單位時(shí)間去除的五日生化需氧量。qos=Q(COC1)103/A式中：qos—表面有機(jī)負(fù)荷，kg/(m2?d)；Q—人工濕地設(shè)計(jì)水量，m3/d；CO—人工濕地進(jìn)水BOD5濃度，mg/L；C1—人工濕地出水BOD5濃度，mg/L；A—人工濕地面積，m2。本項(xiàng)目中，Q=24萬m3/d；CO=；C1=；A=300hm2，據(jù)計(jì)算可知，qos=(m2?d)=(hm2?d)。符合國家標(biāo)準(zhǔn)《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》HJ20052010要求(qos=80120kg/(hm2?d)。（3）水力停留時(shí)間指污水在人工濕地內(nèi)的平均駐留時(shí)間，水平潛流人工濕地的水力停留時(shí)間計(jì)算公式如下：HRT=V1/V2T式中：HRT—水力停留時(shí)間；Vl——表示濕地的容水體積，為濕地面積濕地填料深度填料孔隙率；V2—表示濕地的日進(jìn)水量；T—表示濕地每天持續(xù)進(jìn)水的時(shí)間。本濕地項(xiàng)目采用“水平潛流+表面流”作為核心技術(shù)方案，為了保證水中污染物去除效率，水平潛流處理單元水力停留時(shí)間可按4d計(jì)算，表面流人工濕地水力停留時(shí)間可按6d計(jì)算。 （4）水力坡度指污水在人工濕地內(nèi)沿水流方向單位滲透路程長度上的水位下降值。i=⊿H/L100%i—水力坡度，%；⊿H—污水在人工濕地內(nèi)滲透路程長度上的水位下降值，m；L—污水在人工濕地內(nèi)滲透路程的水平距離，m。本項(xiàng)目根據(jù)濕地處理系統(tǒng)及各單元的面積以及水位下降值估算，該項(xiàng)目的水力坡度極小，完全可以滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求。（5）小時(shí)變化系數(shù)由于蓮花湖濕地（三期水環(huán)境整治）污水處理受溫度的影響很大，因此在我國北方地區(qū)，為了使人工濕地對污水處理達(dá)到理想的效果，適當(dāng)加大小時(shí)變化系數(shù)，可以使冬季污水處理達(dá)到理想的效果。水量小時(shí)變化系數(shù)較大,污染物濃度通常比較低,污水可生化性好,處理難度較小，污水經(jīng)人工濕地處理后，能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB189182002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。（6）設(shè)計(jì)參數(shù)依據(jù)經(jīng)計(jì)算本次污水處理廠尾水及南部城區(qū)地表水處理人工濕地各項(xiàng)水力參數(shù)確定如下：表54 水力設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)表面水力負(fù)荷（m3/d/m2）表面有機(jī)負(fù)荷kg/(hm2?d)水力停留時(shí)間（天）表面流水平潛流參數(shù)64基本幾何參數(shù)的確定（1）人工濕地面積的確定人工濕地的面積應(yīng)按五日生化需氧量表面有機(jī)負(fù)荷確定，同時(shí)應(yīng)滿足水力負(fù)荷的要求。As=Q(lnC0lnCt)/KTHnAs—占地面積，m2；Q—污水日均流量，m3/d；C0—進(jìn)水BOD濃度，mg/l；Ct—出水BOD濃度，mg/l；KT—水溫T時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)，d1；H—含水層深度，m；n—床基層孔隙度。本項(xiàng)目中Q=24萬 m3/d、C0=、Ct=、KT、H隨溫度的變化而變化，Kt=(T20)，T為25時(shí)，則Kt=，H為介質(zhì)床的深度，一般從60120cm不等，本工程取67cm，n為介質(zhì)的孔隙度，一般從1040%不等，本工程取20%。經(jīng)計(jì)算確定人工濕地面積為300hm2。（2）幾何尺寸按人工濕地設(shè)計(jì)規(guī)范，蓮花湖濕地（三期水環(huán)境整治）項(xiàng)目人工濕地設(shè)計(jì)技術(shù)方案采用“水平潛流+表面流”工藝作為人工濕地的主體凈化工藝。表面流人工濕地單元的長寬比宜控制在3:1～5:1，～，%以下。擬在該區(qū)域充分利用地形地勢設(shè)計(jì)384個(gè)“水平潛流+表面流”水質(zhì)凈化單元，其中水平潛流人工濕地單元320個(gè)，表面流人工濕地單元64個(gè)。表面流濕地每個(gè)處理單元長度為375米，寬度100米，各單元面積均為37500m2。水平潛流人工濕地各單元長度為75米。寬度25米，面積為1875m2。（3）集、配水及出水蓮花湖濕地（三期水環(huán)境整治）人工濕地單元宜采用穿孔管、配（集）水管、配（集）水堰等裝置來實(shí)現(xiàn)集配水的均勻。穿孔管的長度為15米與人工濕地單元的寬度大致相等。管孔密度應(yīng)均勻，管孔的尺寸和間距取決于污水流量和進(jìn)出水的水力條件，管孔間距設(shè)計(jì)為5米，小于人工濕地單元長度的10%，周圍選用粒徑較大的基質(zhì)，其粒徑應(yīng)大于管穿孔孔徑。因本項(xiàng)目出水采用單一管線，需設(shè)置溢流堰、可調(diào)管道及閘門等具有水位調(diào)節(jié)功能及設(shè)置排空的設(shè)施，同時(shí)在我國北方還應(yīng)做好集配水管道的防凍措施。（4）人工濕地高程設(shè)計(jì)由于蓮花湖濕地（三期水環(huán)境整治），可用管道直接將污水廠處理后污水通過布水裝置引入到各處理單元。南部城區(qū)地表水利用自然高差（）可通過溝渠進(jìn)入預(yù)處理單元，通過沉砂、格柵處理后進(jìn)入人工濕地處理系統(tǒng)的布水裝置引入到各處理單元。濕地系統(tǒng)進(jìn)水方案，擬建濕地工程位置標(biāo)高為61m。因此，該人工濕地進(jìn)水通過管道由布水系統(tǒng)向人工濕地均勻布水。預(yù)處理濕地用水一部分來源于鐵嶺市城市污水處理廠尾水，另一部分來源于南部城區(qū)地表水，城鎮(zhèn)污水處理廠尾水已經(jīng)過預(yù)處理和后處理，可直接進(jìn)入人工濕地污水處理系統(tǒng)。南部城區(qū)的地表水需經(jīng)過沉砂、格柵濾除大顆粒懸浮物后進(jìn)入人工濕地污水處理系統(tǒng)，人工濕地處理后外排水需經(jīng)過殺菌處理后外排進(jìn)入遼河?；|(zhì)選配為了增強(qiáng)人工濕地去除污染物的效率，濕地中的填料或?yàn)V料，常常是人為設(shè)計(jì)和篩選的。填料一般由土壤、細(xì)沙、粗砂、礫石、碎瓦片、礫石、沸石、石灰石、頁巖、塑料、陶瓷或灰渣等構(gòu)成，按一定的厚度鋪好，形成供植物生長和微生物附著的床體。因此，找到一種合適的人工濕地基質(zhì)填料對于優(yōu)化人工濕地污水處理技術(shù)有重大的現(xiàn)實(shí)意義。所以隨著人工濕地污水處理技術(shù)研究的深入，人們也對一些特殊的基質(zhì)進(jìn)行了試驗(yàn)。在國外破碎的爐渣、輕質(zhì)的膨脹黏土顆粒（陶粒）、破碎的玻璃等都用以作為人工濕地的基質(zhì)。國內(nèi)也開展了一些這方面的研究工作，一些通透性好、比表面積大、具有吸附能力的多孔介質(zhì)如：沸石、粉煤灰、煤渣、草炭、石灰石等被填充到人工濕地系統(tǒng)中，大大提高了污染物，特別是氮、磷的去除效果。本項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)有國內(nèi)外基質(zhì)填充經(jīng)驗(yàn)及鐵嶺市周邊濕地建設(shè)材料供應(yīng)情況，潛流人工濕地采用從下至上依次放置礫石(58cm),厚200mm，礫石(13cm)厚150mm ,砂石(15mm)厚150mm，泥土厚100mm，填料支架為鍍鋅管和鋼筋。人工濕地填料的選擇設(shè)置應(yīng)綜合考慮以下要求：（1）人工濕地填料應(yīng)能為植物和微生物提供良好的生長環(huán)境，且應(yīng)具有良好的滲透性。（2）人工濕地填料層的結(jié)構(gòu)設(shè)置應(yīng)為：垂直流型人工濕地的濾料層應(yīng)由較均勻的填料組成，垂直流型人工濕地的排水層應(yīng)保證充分排水并且不出現(xiàn)積水情況；為防止霜凍可設(shè)置覆蓋層。 （3）人工濕地填料層的填充厚度的設(shè)計(jì)應(yīng)符合：垂直流型人工濕地的濾料層厚度應(yīng)根據(jù)濕地的運(yùn)行方式和濾料的滲透系數(shù)確定，濾料層厚度宜大于或等于50cm；常用的垂直流型人工濕地填料層各層的厚度宜為：排水層200350mm、過渡層100mm、濾料層500mm和覆蓋層50mm可根據(jù)實(shí)際情況有所變化。 本項(xiàng)目通過綜合考慮項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的自然環(huán)境條件、建設(shè)場地現(xiàn)狀和項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)等因素，在充分考慮填料的凈化作用基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性相統(tǒng)一的原則，采用和選擇多材質(zhì)的濕地填料，并將不同粒徑和不同配比進(jìn)行有機(jī)的組合。人工濕地植物選擇與配置人工濕地宜選用耐污能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、去污效果好、具有抗凍及抗病蟲害能力、有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值、容易管理的本土植物。本項(xiàng)目工藝采用表面流人工濕地，可以選擇蘆葦、蒲草、荸薺、蓮、水芹、水蔥、茭白、香蒲、千屈菜、菖蒲、水麥冬、風(fēng)車草、燈芯草等挺水植物一種或多種植物作為優(yōu)勢種搭配栽種，增加植物的多樣性并具有景觀效果。在人工濕地凈化污水的過程中，植物作用可以歸納為三個(gè)重要的方面：①直接吸收利用污水中可利用的營養(yǎng)物質(zhì)、吸附和富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì)；②為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣；③增強(qiáng)和維持介質(zhì)的水力傳輸。不同的植物的吸收、吸附和富集作用與植株的生長狀況和根系發(fā)達(dá)程度密切有關(guān)，因而不同植物構(gòu)成的人工濕地凈化污水效果存在著差異。通過植物的吸收利用，水麥冬對氮、磷的去除效果是蔗草和蘆葦?shù)?倍。不同的區(qū)域的氣候、溫度、光照等，以及不同的人工濕地采用的介質(zhì)、組合方式和處理水體的差別，使得人工濕地植物的生長和生理活動受到影響，因而污水凈化的效果也會不一樣。因此，人工濕地中水生植物的選擇需要根據(jù)不同的項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域的氣候條件以及人工濕地的建設(shè)工藝和建設(shè)方式進(jìn)行選擇。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的特點(diǎn)，蓮花湖濕地（三期水環(huán)境整治）的水生植物選擇耐污能力強(qiáng)、凈化效果好、根系發(fā)達(dá)、經(jīng)濟(jì)和觀賞價(jià)值高的濕地植物，并需要具有極強(qiáng)的耐寒能力。針對不同濕地的去污能力分析比較，最常見的濕地植物有蘆葦和香蒲，但是這兩種植物在景觀上表現(xiàn)過于單一。因此，在以下原則基礎(chǔ)上：多年生植物，兼顧凈化和美觀效果；盡可能選擇土著種或已馴化種；能夠具有觀花、觀葉效果的植物要求花期長；盡量保持根系能越冬生長；對人工濕地的植物進(jìn)行配置。蓮花湖濕地（三期水環(huán)境整治）植物的栽種移植包括根幼苗移植、種子繁殖、收割植物的移植以及盆栽移植等。本項(xiàng)目采用了表面流工藝，表面流人工濕地的植物應(yīng)種植在土壤上，植物種植密度可根據(jù)植物種類與工程的要求調(diào)整，挺水植物的種植密度宜為9株/m2～25株/ m2，浮水植物和沉水植物的種植密度均宜為3株/ m2～9株/ m2。植物種植的時(shí)間宜為春季，在植物移植初期，進(jìn)行水位控制，和遮陰處理，以保證足夠的成活率，以便將來形成較高的覆蓋率，提高凈化效率。土壤要求：應(yīng)優(yōu)先采用當(dāng)?shù)氐谋韺臃N植土，如當(dāng)?shù)卦敛贿m宜人工濕地植物生長時(shí)，則需進(jìn)行置換。種植土壤的質(zhì)地宜為松軟粘土壤土，土壤厚度宜為20cm～40cm，—。另外可在濕地周邊外圍種植一些常綠花灌木軟化硬質(zhì)輪廓同時(shí)可以在冬季彌補(bǔ)濕地植物干枯景象。根據(jù)本工程的實(shí)際確定蓮花湖濕地（三期水環(huán)境整治）的植物選配種類及數(shù)量如下表：表55人工濕地土著植物選配及污染物去除率植物挺水植物浮水植物沉水植物蘆葦香蒲菖蒲鳳眼蓮金魚藻數(shù)量（萬株）480480531540540N除率(g/m2a)P除率(g/m2a)根據(jù)各種植物對污染物的去除能力以及各種植物的在種植面積，計(jì)算得出主要污染物的去除效率分別為：COD的去除效率為58%。BOD5的去除效率為氨氮的去除效率64%，氨氮的去除效率為50%，使出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB189182002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)。管材及閘閥管材選用HDPE，按GB/T13663規(guī)定執(zhí)行。閥門選用應(yīng)滿足耐腐蝕性強(qiáng)、密封性好、操作靈活等要求。水位控制閘板、可調(diào)堰等裝置采用非標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮材質(zhì)、控制方式、防腐及耐用等因素。突發(fā)事故應(yīng)急措施人工濕地系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置雨水溢流口、排洪溝渠等排洪設(shè)施。人工濕地系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置超越管、溢流井等分流設(shè)施。檢測與控制本濕地為大型人工濕地，對工程各系統(tǒng)的進(jìn)出水需進(jìn)行檢測，主要包括流量、水位、水溫、DO、pH值、SS、BODCODcr、NH3N、硝酸鹽、總磷等，其應(yīng)按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定執(zhí)行。人工濕地系統(tǒng)的檢測還應(yīng)包括降雨量、濕地水位、植被株密度等，檢測頻率宜為降雨量、濕地水位每天1次，植被株密度每年1次。本濕地工程屬于大型人工濕地污水處理工程。主要處理工藝單元，應(yīng)采用自動控制系統(tǒng)。自控控制系統(tǒng)可采用可編程序邏輯控制器(PLC)控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)轉(zhuǎn)情況，具備連鎖、保護(hù)、報(bào)警等功能，可設(shè)集中和現(xiàn)場兩種操作方式。關(guān)鍵工藝控制參數(shù)，如預(yù)處理系統(tǒng)的流量、DO、SS、CODCr等檢測數(shù)據(jù)宜參與后續(xù)工藝控制。人工濕地運(yùn)行與管理措施調(diào)試運(yùn)行：在調(diào)試運(yùn)行期間應(yīng)逐步提高污水處理的負(fù)荷。為了促進(jìn)植物根系的發(fā)育，人工濕地運(yùn)行初期應(yīng)進(jìn)行水位調(diào)節(jié)。在調(diào)試運(yùn)行階段，應(yīng)制定相應(yīng)的運(yùn)行管理指導(dǎo)手冊，對專業(yè)管理人員進(jìn)行相關(guān)專業(yè)知識培訓(xùn)，并設(shè)置護(hù)欄、警示牌等