人工湿地设计方案
黄弥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,可认为黄弥镇生活污水水质状况如下 COD 250350mg/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); NH3N 30--40 mg/l (取中间值35 mg/l) , P 8--10mg/l (取最大值10 mg/l) ; 水量按照100m3/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 黄弥镇二级污水处理厂达标排放, 则污水处理厂出水应执行四川省 水污染排放 限值中的二级标准COD 60mg/l;BOD 30 mg/l;SS 30 mg/l; NH3N 15mg/l, P 1mg/l;水量按照 100m3/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。 二、出水要求 黄弥镇生活污水最终出水预计进入农田灌溉用, 因此排放的处理水必须要达 到四川省 水污染排放限值 中的二级标准; 即为 COD 100mg/l; BOD 30 mg/l; SS 30 mg/l; NH3N 15 mg/l,P 1 mg/l。 三、处理效率 黄弥镇(拟)采取以挺水植物系统为主的表流湿地类型,根据大量的实验数 据表明,在正常情况下,表流型人工湿地污染去除率为COD80;BOD 85--95,可达到 10 mg/l;; SS 20mg/l; NH3 N60 , P90 , 农药及细菌90 。 因此黄弥镇生活污水流经人工湿地后,其水质为COD72mg/l ;BOD 20 mg/l ; SS 20mg/l;; NH3N 14 mg/l,P 1 mg/l,符合四川省水污染排放限值 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、格栅间的设计参数 格栅间主要是去除沼气池中溢流的大颗粒的渣滓等物体, 设计规模为 0.5 立 方米,LBH2m0.5m0.6m (二) 、集水井基本参数 集水井设计规模为 100m3/d,约折合 4.2m3/h,按水力停留时间 HRT 为 1.5h 计,集水井容积应为 6.25m3,考虑到集水井进水口应高于地面 2050cm,集水 井初步设计为 LBH3m2m1.2m。 (三、人工湿地基本参数 1、湿地表面积的预计 计算公式AsQ(lnCo-lnCe)/Ktdn 其中 As 为湿地面积(m2) Q 为流量(m3/d) ,假定流量为 100m3/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 Kt1.357。 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 51 人工湿地面积计算表 孔隙度 10% 20% 30% 40% 湿地面积(m2) 1414.02 707.02 47134 353.5 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 20,则人工湿地面积约为707.02 m2,其中,水平湿地面积为707.02m2. 2、水力停留时间计算 三角堰 水平表流式湿地 1 集水井 水平表流式湿地出水 格栅间 进水 计算公式tvε/Q 其中 t水力停留时间(d) v池子的容积(m3) ,容积为 V707m20.8m565.6m3, 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 20计, Q平均流量(m3/d) ,假定流量为 100 m3/d。 则水力停留时间(d)1.13d28h。 3、水力负荷计算 计算公式HLRQ/As Q100m3/d。 As707m2。 则 HLR0.141m3/ m2.d。 4、水力管道计算 计算公式 V=πR2S=Q/t V流量 R管径 S流速, 0.5m/s Q总流量,Q100m3/d。 t停留时间,t1.13d28h。 可以计算出 R0.148m,可用 D300mm 的水利砼管管道,也可以用 D300mm 的 不锈钢管。 5、平面设计 (1)水平表流湿地 水平表面流湿地一般长宽比约为 101,此次工程所用的湿地形状刚好可以 满足这个比列,所以,只需在原有形状的基础上做简单的改造即可。 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;表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 22.5kg/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 52 人工湿地填料分析表 (3) 表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 52 人工湿地填料分析表 填料层 水平表面流湿地 土壤层 石英砂,厚 0.4m,粒径 26mm 中间层 砾石,厚 0.2m,粒径 58mm 底层 / 7、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