人工濕地工藝設計

人工濕地工藝設計人工濕地污水處理技術還處于開發(fā)階段、尤其在我國還沒有比較成熟的設計參數，其工藝設計也還處于試驗階段。人工濕地系統(tǒng)的設計受很多因素的影響，主要是水力負荷、有機負荷、濕地床的構造形式、工藝流程及其布置方式、進水系統(tǒng)和出水系統(tǒng)的類型和濕地所種栽植物的種類等。由于不同國家及不同地區(qū)的氣候條件、植被類型以及地理情況各有差異。因而大多根據各自的情〉兄，經小試或中試取得有關數據后進行人工濕地的設計。（1）表面流濕地的設計由于表面流濕地（SFW）具有基建費用省、基質填料用量較少的特點，因此在美國最為廣泛應用。其填料常選擇粘土和濕生土壤。該類濕地具有地表水流較淺、流速低的特點。按照美國自然資源保護機關（NRCS）基于城市污水人工濕地和田納西洲河谷當局的工作經驗制定的設計規(guī)范，表面流濕地的設計要求：濕地允許的BOD5負荷是73kg/had;停留時間至少有12天（BOD5負荷率是采用Reed提出的保守數據112kg/ha-d,停留時間是由平均溫度和BOD5降解所用的時間來確定的）。濕地出水水質要求：BOD5V30mg/LTSSv30mg/LNH3+NH3-Nv10mg/L設計規(guī)范沒有提供硝態(tài)氮及其他污染物的出水要求。NRCS規(guī)范中提出了兩種計算濕地尺寸的方法（兩種方法都基于濕地 BOD5負荷）：a假設法給養(yǎng)殖場每天產生一定量的BOD5假定一個量，該方法適用于養(yǎng)殖場的實際污水排量無法確定或養(yǎng)殖場尚未建設好時應用。

b.實地監(jiān)測法是基于測得的BOD5濃度，NRCS建議對不同季節(jié)采得的樣品來分析得出一個平均的BOD5值來進行估算。在進行假設或實地監(jiān)測后，將流速、孔隙率、水溫和假設或實際的 BOD5濃度值代入公式計算，兩種設計方法都是基于活塞流動力學，因此，人工濕地設計的一般模型如下：式中：Ce——出水BOD濃度（mg/L）;Co——進水BOD濃度（mg/L）;A--以污泥形式沉淀在濕地床前部而未得到處理的BOD5含量（小數表示）代設計水溫下的反應速率常數（d-i）Av---微生物活動的比表面積（m2/m3）L 濕地床的長度（m）W——濕地床的寬度（m）D—濕地床的設計水深（m）N--濕地床的孔隙率（n為小數形式）n=Vo/VV0 空隙體積V 總體積Q----濕地系統(tǒng)平均處理水流量（m3/day）當濕地坡度或水力梯度為》％時，應對（I）式進行適當調整：式中：S--坡度或水力梯度；LWdn/Q可由水流實際停留時間t來表示，故由此可確定水力停留時間。對通過濕地植物的水流進行監(jiān)測，濕地水流徑道的孔隙率通常選用0.75。這是由濕地中含水的體積和植物所占的體積之比而得出的。設計規(guī)范提出了幾種大型水香蒲屬藨草屬蘆葦燈心草屬cattailbulrush香蒲屬藨草屬蘆葦燈心草屬cattailbulrushreedrush(Typhaspp.)=0.95(Scipusspp.)=0.86(PhragmitescoJmncjsspi980.95A表示由于沉積作用而去除的BOD量，其值通常取0.52（該值是從城市污水處理廠得出的經驗數據，被認為是A取值的下限，而A的最大值應小于0.90）公式（I）中的水力停留時間t（days）由下式得出：當采用坡度＞1%，經調整后可得：NRCS建議濕地床總的長寬比為3:1到4:1,每個單元比例為10:1（但必須考慮是否有可利用的空間），因此，為滿足這一點，單元格通常沿著寬邊一個一個布設。有人提出，可以把整個處理區(qū)域劃成幾個單元來使?jié)竦乜v向的進水保持均勻。還有學者建議長寬比為5:1,來減少在長而狹窄的單元進水口進水時易造成的負荷過大現象的發(fā)生。人工濕地推薦深度為0.15~0.20m,美國大多數的處理濕地都是參照NRCS規(guī)范設計的。以下是三個依照NRCS規(guī)范設計濕地的處理效果：表7-25依照NRCS規(guī)范設計的濕地的處理效果污染物去除率（％）BOD561~78其他污染物>50（2）潛流式濕地的設計歐洲大量使用潛流式人工濕地處理人畜產生的廢水，填料通常為砂礫，或其他粗糙的材料，潛流式系統(tǒng)可能會堵塞，因此這種系統(tǒng)不適用于處理 TSS含量高的污水。適用于處理化糞池出水和稀釋后的化學廢水。田納西河谷當局進行了潛流式人工濕地的研究，考察了N、C和P的吸收機理，提出了設計和運行規(guī)范。在歐洲，工程蘆葦床濕地的設計是根據活塞流動力學。濕地床通常由粘土或一種合成薄膜密圭寸，種上蘆葦（phragmitesaustrali?。濕地尺寸的計算是基于德國的Kickuth的研究工作上得出的。濕地的尺寸與流速，進水的 BOD濃度，預期的出水BOD值及常數Ki有關。濕地床的進水口處的床身建議值為 0.6m，坡度為2~6%，水深只有25mm。所以大多數水流是潛流式的。這樣適合在坡面上栽種蘆葦床來促進水力流動。濕地面積可由以下公式得出：Ah-----濕地床表面積（m2）ki-------常數Qd--一日均廢水流量（m3/day）C0__進口處BOD均值(mg/L)Ct——出水要求的BOD平均值(mg/L)K1的值是根據廢水的可生物降解能力得出的。對于生活污水，取值5.2;對于其他廢棄物，必須通過實驗來重新確定其值。無論是Kickuth公式，還是NRCS規(guī)范，其常數取值都采用生活污水的取值，將它們用于畜禽廢水處理的設計，是因為雖然畜禽廢水的BOD值比生活污水有個數量級的擴大，但假定這些常數數值依然有效。潛流式人工濕地水力停留時間計算方法與NRCS提出的方法一致，公式如下：k--對于生活污水，8c時，k值取0.032，對于其他廢水，須重新確定t 時間(days)系統(tǒng)的水力停留時間是有效孔隙空間Vv和通過系統(tǒng)的平均流速的函數，也可由下式得出，即：Vv_______系統(tǒng)孔隙的體積，m3;n—床的孔隙度，%;t--停留時間，d;V系統(tǒng)總體機，m3;L--系統(tǒng)長度，m；W--系統(tǒng)寬度，m;D--地下層深度，m；Q——通過系統(tǒng)的平均流量，m3/d。5.人工濕地植被的選擇人工濕地系統(tǒng)中，植物為微生物提供了生活空間和碳源，其主要作用如下：濕地植物使其根部周圍的基質處于氧化狀態(tài)，而且也可以增加濕地床其他厭氧區(qū)域的氧含量。在濕地植物的生長期，有助于去除污水中的營養(yǎng)物質，雖然植物吸收不是營養(yǎng)物質去除的主要途徑，但研究發(fā)現，植物也可去除 16~75%的TN和

12~73%的TP。植物的選擇應按照以下條件：當地土著植物，最能適應當地氣候條件有較高的生產力，對營養(yǎng)物質有較快的吸收能力根須發(fā)達移植后易成活多年生植物(不需每年種植)容易獲得，價格低廉對高營養(yǎng)濃度污水有耐性(尤其要對NH3-N)表7-26推薦耐NH3-N植物CommonnameLatinbinomial耐CommonnameLatinbinomial耐NH3-N濃度GiantbulrushScirpuscalifornicus>200mg/LSoftstembulrushScirpusvalidus>200mg/LGiantcutgrassZizaniopsismilaceaDuckweedLemnaspp.160mg/LGiantbulrushScirpuscalifornicus>200mg/LSoftstembulru