人工湿地设计方案

东升镇⽣活污⽔⼈⼯湿地设计⽅案⼈⼯湿地的净化机理：

对SS：湿地系统成熟后，填料表⾯和植物根系将由于⼤量微⽣物的⽣长⽽形成⽣物膜。废⽔流经⽣物膜时，⼤量的SS被填料和植物根系阻挡截留。

对有机物：有机污染物通过⽣物膜的吸收、同化及异化作⽤⽽被除去。

对N、P：湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，保证了废⽔中的氮磷不仅能通过植物和微⽣物作为营养吸收，⽽且还可以通过硝化、反硝化作⽤将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。⼀、污⽔⽔质

（⼀）、作为⽣活污⽔处理的主体⼯程。

按照城镇⽣活污⽔⽔质⼀般范围，可认为东升镇⽣活污⽔⽔质状况如下：COD 250—350mg/l（项⽬取中间值300 mg/l，需监测核实）；BOD 150--250 mg/l（取中间值200 mg/l）；SS 200--300 mg/l（项⽬取中间值250 mg/l）; NH3—N 30--40mg/l（取中间值35 mg/l），P 8--10mg/l（取最⼤值10 mg/l）；⽔量按照5000m3/d设计。（⼆）、作为⽣活污⽔处理⼚的后续⼯程。

⼀般镇区均需要建设⼆级污⽔处理⼚，按照城镇污⽔处理⼚的出⽔标准，如东升镇⼆级污⽔处理⼚达标排放，则污⽔处理⼚出⽔应执⾏⼴东省《⽔污染排放限值》(DB4426--2001)中第⼆时段中的⼆级标准：COD 60mg/l；BOD 30 mg/l；SS 30 mg/l;NH3—N 15mg/l，P 1mg/l；⽔量按照5000m3/d设计；作为⽣活污⽔处理⼚的后续⼯程，⼈⼯湿地的处理压⼒要⼩得多，且⽔平潜流式⼈⼯湿地对氨氮的处理效果不如垂直流⼈⼯湿地，本项⽬暂不深⼊分析此项。⼆、出⽔要求

东升镇⽣活污⽔最终出⽔预计进⼊北部排灌渠，按照《中⼭市⽔环境功能区⽔质保护规定》（中府［1997］115号）的功能区划，该渠符合《地表⽔环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅳ类⽔体要求，因此⼈⼯湿地出⽔应执⾏⼴东省《⽔污染排放限值》(DB4426--2001)中第⼆时段中的⼆级标准；为：COD 100mg/l；BOD 30 mg/l；SS 30 mg/l; NH3—N 15 mg/l，P 1 mg/l。三、处理效率

东升镇（拟）采取以挺⽔植物系统为主的潜流湿地类型，根据⼤量的实验数据表明，在正常情况下，潜流型⼈⼯湿地污染去除率为：COD>80%；BOD 85--95%,可达到10 mg/l;；SS <20mg/l; NH3—N>60%，P>90%，农药及细菌>90%。因此东升镇⽣活污⽔流经⼈⼯湿地后，其⽔质为：COD<72mg/l；BOD <20 mg/l； SS <20mg/l;; NH3—N <14 mg/l，P 1 mg/l，符合⼴东省《⽔污染排放限值》(DB4426--2001)中第⼆时段中的⼆级标准。四、处理⼯艺

考虑到⽣活污⽔中的污染物浓度普遍不⾼，预处理可不设稳定塘，只设格栅间、集⽔井；因SS浓度相对⾼，为避免发⽣堵塞，可置多孔管和三⾓堰，并定期取出填料清洗，可有效防⽌堵塞；⼯艺流程如下：

五、参数设计(⼀)、多孔管基本参数

多孔管可采⽤管式五孔管（φ25×5/76），单孔孔径25mm，有效孔径76mm，可有效防⽌堵塞。（⼆）、集⽔井基本参数

集⽔井设计规模为5000m3/d，约折合208.3m3/h，按⽔⼒停留时间HRT为1.5h计，集⽔井容积应为312.5 m3，考虑到集⽔井进⽔⼝应⾼于地⾯20—50cm，集⽔井初步设计为L×B×H=10m×8m×5m。（三）、泵参数型号 125-230C，

流量237.6m3/h，两台，⼀⽤⼀备。扬程 7.3m,转速 1480（r/min）,功率 11KW，

效率 74%，⼯作时间 24h/d。（四）、⼈⼯湿地基本参数1、湿地表⾯积的预计

计算公式：As=(Q×（lnCo－lnCe）)/(Kt×d×n)其中As为湿地⾯积（m2）

Q为流量（m3/d），假定流量为5000 m3/d。Co为进⽔BOD（mg/l），假定进⽔BOD为200mg/l。Ce为出⽔BOD（mg/l），假定出⽔BOD为20mg/l。

Kt为与温度相关的速率常数，Kt＝1.014×（1.06）（T－20），T假定为25，则Kt=1.357。d为介质床的深度，⼀般从60－200cm不等，⼤都取100－150cm，项⽬取120cm。n为介质的孔隙度，⼀般从10－40％不等。表5—1 ⼈⼯湿地⾯积计算表

可见，填料床孔隙度的⼤⼩对⼈⼯湿地⾯积的影响较⼤。⼀般项⽬预计介质的孔隙度为30%，则⼈⼯湿地⾯积约为23567m2，其中，⽔平湿地⾯积为20167m2，垂流式湿地⾯积为3400 m2，2、⽔⼒停留时间计算计算公式：t=v×ε/Q其中 t：⽔⼒停留时间（d）

v：池⼦的容积（m3），容积为V=23567 m2×1.2m=28202.4 m3，ε：湿地孔隙度，湿地中填料的空隙所占池⼦容积的⽐值，需实验测定；本项⽬按30%计，

Q：平均流量（m3/d），假定流量为5000 m3/d。则：⽔⼒停留时间（d）=1.697d=40.7h。3、⽔⼒负荷计算计算公式：HLR=Q/AsQ=5000 m3/d。As=23567 m2。

则HLR=0.2122m3/ m2.d。4、⽔⼒管道计算计算公式V＝πR2×S＝Q/tV：流量

R：管径

S ：流速， 0.5m/s

Q ：总流量，Q=5000 m 3/d 。 t ：停留时间，t=1.697d=40.7h 。

可以计算出R=0.1474m ，可⽤D30的⽔利砼管管道，也可以⽤D30的不锈钢管。5、平⾯设计（1）⽔平潜流湿地

⽔平表⾯流湿地⼀般长宽⽐约为10：1，⽽⽔平湿地⾯积约为20167 m 2，

As 1=L×B=10B×B=20167 m 2，B=44.91m ，取45m ；L 约等于449.1m ，取450m ，As 1=L×B=450m×45m 。（2）潜流湿地

潜流湿地⾯积约为3400 m 2，可⽤下式计算：AS 2 = Q ×(ln C 0—ln Ce) / ( K t ×D n )

但由于整个湿地系统是按照整体计算，⽆法⽤BOD 的初始浓度和出⽔浓度单独进⾏计算，潜流湿地床长度过长,易造成湿地床中的死区,且使⽔位难于调节,不利于植物的栽培，L:B ⼀般控制在1—3之间,为便于管理，潜流湿地最好与⽔平流湿地同宽，因此B=45m ；则L=75.6m ，取80m ，As 2=L×B=80×45=3600 m 2。6、结构设计

（1）进出⽔系统的布置：

湿地床的进⽔系统应保证配⽔的均匀性，⼀般采⽤多孔管和三⾓堰等配⽔装置。进⽔管应⽐湿地床⾼出0.5m 。湿地的出⽔系统⼀般根据对床中⽔位调节的要求，出⽔区的末端的砾⽯填料层的底部设置穿孔集⽔管，并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的⽔位。（2）填料的使⽤：

⽔平表⾯流湿地床由两层组成，表层⼟层，厚0.4m ，砾⽯层铺设厚度0.2m ，总厚度0.6m ；潜流湿地床由三层组成表层⼟层、中层砾⽯、下层⼩⾖⽯(碎⽯)，钙含量在2~2.5kg/100kg 为好；⼟层0.4m ，砾⽯层铺设厚度0.5m 。下层铺设厚度0.3m ，总厚度1.2m ，⼈⼯湿地填料主要组成、厚度及粒径分布见表5—2：⼈⼯湿地填料分析表（3）潜流式湿地床的⽔位控制：床中⽔⾯浸没植物根系的深度应尽可能均匀。表5—2 ⼈⼯湿地填料分析表

⼟壤层⽯英砂，厚0.4m，粒径2—6mm⽯英砂，厚0.4m，粒径2—6mm中间层砾⽯，厚0.2m，粒径5—8mm砾⽯，厚0.5m，粒径5—8mm底层/碎⽯，厚0.3m，粒径8—10mm7、植被选择（1）．选⽤原则

1.1 植物在具有良好的⽣态适应能⼒和⽣态营建功能；

筛选净化能⼒强、抗逆性相仿,⽽⽣长量较⼩的植物,减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多困难。⼀般应选⽤当地或本地区天然湿地中存在的植物。

1.2 植物具有很强的⽣命⼒和旺盛的⽣长势；①抗冻、抗热能⼒②抗病⾍害能⼒③对周围环境的适应能⼒

1.3 所引种的植物必须具有较强的耐污染能⼒；

⽔⽣植物对污⽔中的BOD5?COD?TN?TP主要是靠附着⽣长在根区表⾯及附近的微⽣物去除的，因此应选择根系⽐较发达，对污⽔承受能⼒强的⽔⽣植物。1.4 植物的年⽣长期长

⼈⼯湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或⽣长休眠⽽导致功能下降的现象，因此，应着重选⽤常绿冬季⽣长旺盛的⽔⽣植物类型。

1.5 所选择的植物将不对当地的⽣态环境构成威胁，具有⽣态安全性；1.6具有⼀定的经济效益、⽂化价值、景观效益和综合利⽤价值。由于所处理的污⽔不含有毒、有害成分,可以考虑其综合利⽤。(2)．配置分析2.1根据植物类型分析2.1.1漂浮植物

漂浮植物中常⽤作⼈⼯湿地系统处理的有⽔葫芦、⼤薸、⽔芹菜、李⽒⽲、浮萍、⽔蕹菜、⾖瓣菜等。2.1.2根茎、球茎及种⼦植物

这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱⾓等。2.1.3挺⽔草本植物类型

这类植物包括芦苇、茭草、⾹蒲、旱伞⽵、皇⽵草、藨草、⽔葱、⽔莎草、纸莎草等，为⼈⼯湿地系统主要的植物选配品种。根据这类植物的⽣长特性，它们即可以搭配种植于潜流式⼈⼯湿地，也可以种植于表流式⼈⼯湿地系统中。2.1.4沉⽔植物类型

沉⽔植物⼀般原⽣于⽔质清洁的环境，其⽣长对⽔质要求⽐较⾼，因此沉⽔植物只能⽤作⼈⼯湿地系统中最后的强化稳定植物加以应⽤，以提⾼出⽔⽔质。2.2 原⽣环境分析

根据植物的原⽣环境分析，原⽣于实⼟环境的植物如美⼈蕉、芦苇、灯⼼草、旱伞⽵、皇⽵草、芦⽵、薏⽶等，其根系⽣长有向⼟性，可配置于表⾯流湿地系统和潜流湿地⼟壤中；如⽔葱、野茭、⼭姜、藨草、⾹蒲、菖蒲等，由于其⽣长已经适应了⽆⼟环境，因此更适宜配置于潜流式⼈⼯湿地。2.3 养分需求分析

根据植物对养分的需求情况分析，由于潜流式⼈⼯湿地系统填料之间的空隙⼤，植物根系与⽔体养分接触的⾯积要较表流式⼈⼯湿地⼴，因此对于营养需求旺盛、植株⽣物量⼤、⼀年有数个萌发⾼峰的植物如⾹蒲、菖蒲、⽔葱、⽔莎草等植物适宜栽种于潜流湿地；⽽对于营养⽣长与⽣殖⽣长并存，⽣长缓慢，⼀年只有⼀个萌发⾼峰期的⼀些植物如芦苇、茭草等则配置于表⾯流湿地系统。2.4 适应⼒分析

⼀般⾼浓度污⽔主要集中在湿地⼯艺的前端部分。因此前端⼯艺部分⼀般选择耐污染能⼒强的植物，末端⼯艺由于污⽔浓度降低，可以考虑植物景观效果。

表5—3 ⽔平表⾯流——潜流复合型湿地植物选择及搭配表植物类型⽔平表⾯流型潜流型备注漂浮植物⽔葫芦、浮萍⽔葫芦少量

根茎、球茎睡莲、荷花//

挺⽔植物芦苇、美⼈蕉、灯⼼草芦苇、菖蒲、⽔葱、纸莎草主要植被沉⽔植物///（3）、植被选择投资分析

本项⽬采⽤⽔平表⾯流——潜流复合型湿地系统，植被包括漂浮植物、根茎、球茎、挺⽔植物等，其中以挺⽔植物为主；植物种类包括⽔葫芦、浮萍、芦苇、睡莲、荷花、芦苇、美⼈蕉、灯⼼草、菖蒲、⽔葱、纸莎草等；其分配及投资分析如表5—4：

表5—4 ⽔平表⾯流——潜流复合型湿地植物分配及投资分析表植物⽔葫芦睡莲荷花芦苇美⼈蕉灯⼼草纸莎草菖蒲⽔葱数量（苗）8万2万2万10万4万10万1万1万1万

由以上可以看出，湿地植被需投资27.2万左右（浮萍可就地获得，未计⼊总成本）。六、管理及劳动定员（⼀）、管理重点1、配⽔问题，潜流⽅便；

2、潜流湿地考虑砌隔墙，使流态接近理想推流；3、通风问题；

4、回流，各个构筑物最好能设回流管，以免检修时能排空池体中的⽔；

5、污⽔管没有90度弯头，⽤45度斜管接，污⽔⾥⾯杂质多，以让污⽔排的更流畅；6、及时清洗填料，严格防⽌潜流堵塞；7、及时收割填料上的植被。（⼆）、劳动定员

由于⼈⼯湿地相对污⽔处理⼚管理⽅便，运营成本⼤幅度下降，劳动定员可初定为3⼈（1000元/⽉.⼈）即可。七、⼯程数量

挖⽅：Q11=L×B×H=450m×45m×0.9m+80m×45m×1.5m=23625 m3；填⽅：Q12 =80m×45m×1.2m+450m×45m×0.6m=16470 m3；道路 Q13=L×B×H=（530×2+45×2）m×6m×0.4m=2760 m3；集⽔井 Q14=L×B×H=10m×8m×5m=400 m3；出⽔井 Q15=L×B×H=10m×8m×4m=320m3；

基质（混凝⼟）：Q16 =L×B×H=530m×45m×0.3m=7155 m3；

⼯程量为Q=Q11+ Q12+ Q13+ Q14+ Q15 =43575 m3；Q16为底层基质（防渗层）。⼋、主要经济指标

⼯程总投资448.6万元，其组成如下：植被：27.2万；

⼟⽅：43575 m3×40元/⽴⽅（计机械）=174.3万；基质（混凝⼟）: 7155 m3×200元/ m3=143.1万；设备安装及⼈⼯：（174.3+143.1）×25%=79.4万；运输费⽤：（174.3+143.1+27.2）×1%=3.4万；

⼯程管理费⽤：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）×2.5%=10.6万；不可预见费⽤：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）×2.5%=10.6万.由以上可以得知：

⼈⼯湿地单位⽔量投资 897.2元/ m3

单位⽔⽤电量 0.0528千⽡时/ m3

单位⽔量正常运营成本 0.0628元/⽴⽅=0.0428元/ m3+0.02元/ m3