人工湿地方案设计.docx
《人工湿地方案设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《人工湿地方案设计.docx(34页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
人工湿地方案设计
人工湿地设计方案
人工湿地(CW—ConstructedWetland)污水处理技术是70年代末发展起来的一种污水处理新技术。
它具有处理效果好、氮磷去除能力强,运转维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等持点,比较适合于技术管理水平不很高,规模较小的城镇或乡村的污水处理。
人工湿地的;釦七机理:
人工湿地对废水的处理综合了物琅化学和生物的三种作用。
湿地系统成熟后f填料表面和植物根系将由于大重微生物的生长而形成生物膜.废水流经生物膜时,大重的SS被填料和植物根系阻挡截留,有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。
湿地系统中因植物根系对氧的传递释放,使其周围的环墳中依次出现好氧、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U或收割栽种植物将污染物最终除去.
3.2表而流人工湿地surfaceflowconstiuctedwetland
指河水在基质层表浙以I:
从池体进水端水丫诫向岀水端的人I】湿地、
3.3水平潜流人丁湿地horizontalsubsurfaceflowconstiuctedwetland
指污水在基质层表面以卜,从池体进水端水平流向出水端的人I:
湿地。
3.4垂直潜流人工湿地verticalsubsurfaceflowconstructedwetland
指污水匝口通过池体中皐质层的人I•湿地。
3.5预处理pretreatment
指为满足I.程总体耍求、人I•湿地进水水质要求及减轻湿地污染负荷,在人I•湿地前设兰的处理丁艺,如格栅、沉砂、初沉、均质、水解耀化、稳疋塘、厌氧、好血等。
3.6后处理aftertreatment
指为满足出水达标排放或回用要求,在人工湿地麻设置的处理工艺,如:
活性炭吸附、混
凝沉淀、过滤、消毎、稳定塘等。
3.7基质bedfiller
指提供人I:
湿地植物与微生物生长并对污染物起过滤、吸收作用的填充材料,包括土壤、
砂、砾石、沸石、石灰石、页岩、业料、陶逢等。
3.8水力停留时间hydraulicretentiontime
指汚水在人丁湿地内的平均驻留时间。
潜流人丁湿地的水力停留旧间按公式
(1)计算:
Vks
t=
(1)
Q
式中:
t水力停留时间,d:
V——人丁湿地茶质在广1然状态卜的体枳,血括基质实体及It开口、闭口孔隙,nf:
£―L隙率,%:
O——人I.湿地设计水农niVdc.
3.9表面有机负荷organicsurfaceloading
指毎平方米人T.湿地在单位时间丈•除的五I【生化需tl届。
按公式
(2)计算:
.gxICp-CjxlO-3
*A-
式中:
q*表而令机负荷•kg/(lird);
O——人I•湿地役计水量,m*d;
Co——人匸湿地进水EO0浓度,mgL;
G——人匚湿地出水BODs浓度,mgL;
A——人丁湿地而积•nA
3.10表面水力负荷hydraulicsurfaceloading
指毎半方米人T湿地在单位时间所能接纳的污水吊,按公工(3)计算:
(3)
式屮:
q加表而水力负fnbill3/(lird):
Q——人匸湿地设计水笊.m3/d:
A人匚湿地而枳,m2o
3.11水力坡度hydraulicslope
指污水在人I•湿地内沿水流方向单位潘流路程长度I:
的水位卜降血按公式(4)计算:
(4)
\H
i=一xlOO%
L
式屮:
7——水力坡度,%:
——污水TE人I•湿地內渗流路用C度I:
的水位卜降值,m:
L——污水在人I.湿地內渗流路程的水丫趾离,m
4设计水呈和设计水质
4.1设计水量
i殳计水吊的观定应符合GB50014屮的有关规定’
4.2设计水质
4.2.1吟1.程接纳城旅生話河水H寸,览设计水质可参照GB50014屮的仃关规定:
接纳与生活污水性质相近的其它污水时,英设计水质可通过调仓确定。
4.2.2为丁•程接纳城值污水处理丿出水时,莫设计水质应按GB18918屮的规定収值。
4.2.3人I:
湿地系统进水水质应满足表1的规定。
衣
人工湿地系统进水水质要求
址位:
mgL
人T湿地类型
bod5
COD。
SS
nh3-n
TP
表面流人工湿地
W50
W125
W100
W10
W3
水平潜流人工湿地
W80
W200
W60
<25
W5
垂fi潜流人工册地
WS0
W200
WS0
W25
W5
4.3人工湿地系统污染物去除效率
人「•湿地系统污染物去除效率可参照表2中数据取值
表2人工湿地系统污染物去除效率敢位:
%
人工湿地类型
BOD〉
CODc
SS
NH,-N
T-P
农面流人T湿地
40-70
50〜60
50〜60
20-50
35〜70
水半潜流人工湿地
45〜85
55〜75
50〜80
40〜70
70〜80
乖直潜流人工湿地
50〜90
60〜80
50-80
50-75
60〜80
湿地处理系统的设计
1•选址考察地质、地貌.水文、目然资源、人文资源、有关法律及公众意见。
应因地制宜,尽重选择有一定目然坡度的洼地或经济价值不高的荒地,一方面减少土石方工程、利于排水、降低投资,另一方面防止对周围环墳产生彩响.
2•确定系统组合形式根据场地特征、处理要求和所处理污水的性质来确定・单一式、并联式、串联式、综合式。
3•确走水力负荷根据文献或经验而定.
4•选择植物根据湿地植物的耐污性能、生长能力、根系的发达程度以及经济价值和美观等因素来确定.一股有芦苇、席草、大米草、水葫芦、水花生等,最为箒用的是芦苇,插植密度为1~3株/m2°
5•计算表面积As=Q/a:
As—表面积;Q—进水流重;a-水力负荷.
6•确定长宽比
(1)表面流湿地:
长宽比10:
1或更大f根据地形来考虑f底坡降0%~1%°
(2)潜流湿地:
根据达西走律Q=Ks*A*S
S-水力坡度;A—湿地床横截面积;Ks-潸流渗透系数.或厄刚公式As=5.2Q[LN(So-Se)],So—进水BOD浓度;Se—出水BOD浓度;As—湿地床表面积。
7.结构蹄
(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,一賤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。
湿地的出水系统一股根据对床中水位调节的要求f出水区的末端的砾石填料层的底部设置穿孔隼水管,井设举旋转弯头和控制阀门以调节床的水位.
(2)填料的使用:
湿地床由三层组成表层土层、中层砾石、下层小豆石。
表层土钙含重在2-2.5kg/100kg为好;砾石层粒径在5~50mm,铺设厚度0・4~0・7m。
(3)潜流式湿地床的水位控制:
当接纳最大设计流量时,进水端不能出现雍水现彖;当接纳最小流重时,出水端不能出现填料床面的淹没现象;有利于植物生长,床中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀。
8•编制施工计划
9•修改设计根据出现的问题对设计进行相应的修改.
10•施工
11.试运行
12•竣工交付使用
6工艺设计
6.1一般规定
6.1.1I:
艺设it应综合考虑处理水蜃、原水水质、占地而枳、建设投资、运行成本、排放标准、稳定性,以及不同地区的气候条件、植被类空和地理条件等因素,并应通过技术经济比较确定适宜的方案。
6.1.2预处理、后处理、污泥处理、恶臭处理等系统设计应符合GB50014及相关行业规范屮的有关规定。
6.1.3人匚湿地系统由多个同类世或不同类型的人工湿地单元构成时,可分为并联式、串联式、混介式等组合方式。
6.2工艺流程
6.21按I.用接纳的污水类型,基本I•艺渝程如卜:
a)当工程接纳城镇生活污水及与生活污水性质相近的其它污水时.基本I:
艺流程为
污水一►
预处理—►人工湿[也
后处理
—►扌II放或阿用
污泥处理
图1Efi!
接纳城謨生活河水或与工活污水性质相近的耳它污水的匸艺流程泾
b)当「•程接纳城镇污水处理厂出水时,基本I】艺流程为
污水
6.3预处理
人工湿地—►后处理
押放或回川
图2T程接纳城笛污水处理厂出水的丁艺流程圏
6.3.1预处理的丹度和方式应粽合考电污水水质■人匚湿地类空及岀水水质要求等因索,可选样格栅、沉砂.初沉、均质等一级处理I.艺,物化强化法、AB法前段、水解酸化.浮动生物床等
级强化处理丁艺,以及SBR、血化沟、A/O.生物接触轨化等•级处理T艺。
6.3.2污水的BODJCODg小于0・3时,代采用水解酸化处理工艺。
|633污水的SS含壮大JTOOmg/L时.宜设沉淀池」
634污水屮含油量大J:
50mg/L,宜设除油设备。
6.3.5河水的DO小JI.OmgE时,辽设曝气装置。
6.4人工湿地6.4.1设计参数6.4.1.1人「•湿地而枳应按五H生化需氧量表面冇机负荷确定.同时应满足水力负荷的要求。
641.2人工湿地的主耍设计参数,宜根据试验资料确定^无试验资料时.可采用经验数拯或按
表4的数据取值。
农3人工湿地的上要设计参数
人工湿她类型
BOD?
负荷(k&hm'.d)
水力负荷(m*ni'.d)
水力停留时间(d)
农面流人丁湿地
15—50
<0.1
4-8
水半潜流人T湿地
SO〜120
<0.5
1〜3
垂用潜流人T湿地
<1.0(建议值:
北方:
0.2-0.5:
17
南方:
04~0.8)|
6.4.2几何尺寸
6.4.2.1潜流人T.湿地儿何尺寸设汁,应符介卜列耍求:
a)水平潜流人工湿地单兀的而积宜小F800m2,垂直潜流人匚湿地单元的面积宜小于1500m2:
b)潜流人T湿地单兀的|长宽比辽控制在3:
1以卜:
c)规则的潜流人工滬毎单元的长度宜为20m-50m.对于不规则潜流人工湿地单元,应考虑均匀布水和集水的问题:
d)惭流人I】湿地水深乍I:
为0・4m〜l・6m;
e)潜流人I•湿地的旅力玻以“力0.5。
6・"1%一1
6.4.2.2农而流人I•湿地儿何尺寸设计•,应符合卜列娈求:
a)表面流人匸湿地单尤的长宽比宜控制在3:
1〜5:
1,当区域受限,长宽比>10:
1时,需箜计算死水曲线:
b)表面流人1•湿地的水深宜为031H〜0.5m;
c)表而流人匸湿地的水力坡度宜小「0-5%。
6.4.3集、配水及出水
6.4.31人匸湿地单元宜采用穿孔管、fid(集)水管、配(集)水堰等装置来实现集配水的均匀。
6.43.2穿孔俗的氏度应耳人工湿地单尤的宽度大致相等,管几密度应均匀,管孔的尺寸和间距取决「污水流吊:
和•进出水的水力条件,管几间距不H大「•人T湿地单冗宽度的10%。
643.3穿孔管周国宜选用粒能较大的基质,苴粒彳仝应人于管穿孔孔径。
6.43.4在寒冷地区,集、配水及进、出水管的设置应考虏防冻揩施。
6.43.5人丁湿地出水可采用沟排、爸•排、井排等方式,并设溢流堰、可调管道及闸门等具有水位调节功能的设施。
6.43.6人I•湿地出水量较大且跌落较高时,应设置涓能设施。
6.43.7人工湿地出水应设置排空设曲
6.4.4清淤及通气
6.4.4.1潜流人工湿地底部应设置淸淤装賈.
6.4.4.2亚直潜流人匸湿地内可设置通气槪,同人工湿地底部的排水管相连接,并且与排水管逍
管径相同。
6.4.5基质
6.4.5.1基质的选样应根期皋质的机械灿文、比"枳、稳定性、孔隙率及表面粗糙度等因索确定。
6.4.5.2基质选抒应本着就近取材的原则,丿F且所迭菇质应达到设计耍求的粒径范I取
645.3对出水的氮、磷浓度有较高要求时,提倡使用功能性棊质,提高氮、磷处理效率。
6.4.5.4潜流人I無地基质层的初始北隙室立控制在35为二40%。
645.5潜流人丁湿地呈质层的号度应大J•値物根系所能达到的厳深处.
6.4.6湿地植物选择与种植
6.4.6.1人匸湿地立选用咐污能力强、根系发达、去污效來好、具佇抗冻及抗病虫害能力、佇定经济价值、容易管理的木上植物人丁湿地出水耳接押入河流、湖泊时,应谍慎选抒“风眼连”等外来入侵物种。
6.462人T.湿地町选抒种或多种値物作为优势种搭配栽种.增加植物的多样性并只有疑观效果。
646.3砲[人1站画丁选抒/•'伏曲草、季笄、莲、水芹、水葱、芟门、杏滴、千屈菜、莒蒲、
水处亠风生也一灯芯世笠挺水植物.根流人I•湿地可选样莒蒲、灯芯卓等挺水相物:
风眼莲、浮萍、睡莲等浮水梢物:
伊乐藻、茨藻、金他藻、黑涣等沉水梢物。
6.46.4人丁.湿地怔物的裁种移植包括根幼苗移値、种J"•繁殖、收创恤物的移植以及盆栽移植等。
6.465人丁湿地植物种一植的时问业为卷奎。
6.466植物种植密度可根据植物种类与T•程的要求调做,挺Zl血物的种植密丿殳辽为9株mF〜25株血己僅水植物別沉水植物的独拭密皮沟垃为3tfcnf二9拄[m2」
6.46.7匪仃潜流人I•湿地的植物方种柚在滋诱萦教输高的基质卜"水十浴流人I•湿地的植物应种植在土壤上。
6.468应优先采用当地的表层种植土,如为地原土不适X人工湿地植物生长时,则需进行胃换。
6.46.8种植上壤的质地宜为松软粘土〜壊土,土壤厚度立为20cm〜40cm,渗透系数宜为
0.025cinh—0.35cm/li。
6.4.7防渗层
6.4.7.1人丁湿地应在底部和侧而应进行防渗处理,防渗肚的渗透系数应不大J;10-8m/s
6.4.7.2防渗层可采用黏上层、聚乙烯薄膜及其他建筑工程防水材料,可参照CJJ17执行。
6.4.8管材及闸阀
6.4.8.1管材选用PVC或PE管时,应按GB'T13663规定执彳J:
°
6.48.2阀门选用应满足耐腐蚀杵强、密封性好、操作灵活等翌求。
6.4.83水位拧制闸板、可调堰等装置采用非标设计时,应考虑材质、控制方式、防腐及耐用等因素。
6.5后处理
6.5.1应根据污水排放标准的要求,选择是否设置消毒设施。
当出水对病菌指标耍求较高时,消毎应符合GB50014小的仟关规定
6.5.2人II湿地出水作为再生水利用时,应符合GB5O335中的有关规定。
6.6二次污染控制措施
661污泥处理与处置
6.6.1.1预处理系统产生的汚泥处理与处置应符合GB50014屮的仃关规定。
661.2人工湿地系统应定期洁淤排泥。
6.6.2恶臭处理
6.621应役胃除臭装讶处理预处理设施产生的恶臭气体°
6.6.2.2恶臭气体排放浓度应符合GB14554屮的令关规定。
663噪声和振动防治
663.1金采取隔声.消声、绿化等降低噪音的措施•丿界噪声血达到GB12348中的有关规泄。
6.63.2设备间.鼓风机启等机械设备的噪丙和振动控制的设计应符合GB50040和GBJ87屮的有关规定。
6.7突发事故应急措施
6.7.1人T.湿地系统应设置雨水溢流口、排洪沟懐等挑洪设械-
6.7.2人T•湿地系统应设启:
超越逢、」益流月盏分流役丿施7检测与过程控制
7.1一般规定
7.1.1应按国家现行的排放标准及环境保护部门的要求,设直相应的检测仪表和控制系统。
7.1.2参9控制和管理的机1U设备应设胃丁作和爭故状态的检测装世o
7」.3安装在线监测系统的,应符合HJT353.HJT354、HJ.T355屮的有关规定。
7.1.4所用监测仪器应符合HJ/T15.HJT96、HJ/TlOhHJT103.HJT377中的仃关规定。
7.2检测与控制7.2.1对丁程各系统的进出水进彳j•检测,丄翌创晅°、◎、①p<55玖、冬)更少
瓦应按国家和关标准和规足执行。
人丁温地系统的检测还应包扌砸⑥、翅眇'趣壓检测频率讥为降雨量、温地水位毎.大1次,杭被株密度侮年1次。
7.2.2大、中型人匚湿地污水处理LJM的主耍处理工艺单元■应采丿IJ门动控制系统。
小甲人I••湿地污水处理工程的主要处理匚艺单元,可根据实际需耍,采用门动控制系统。
采用成套设备时,设备本身控制宜与系统控制结合。
7.2.3口控控制系统可采用可编程库逻辑控制器(PLC)控制,实时临控运转情况,具备连锁、保护、报咎等功能,可设集中和现场两种操作方式。
7.2.4关键I•艺控制参数,如预处理系统的流星、DO、SS、CO%等检测数据宜参与川续「.艺控制。
8主要辅肋工程
&1电气系统
8.1.1供电方式应根据用电要求,与当地电力部门协商确定。
8.1.2供配电系统应符合GB5OO52和GB5OO53屮的有关规定。
8.1.3低压配电设计应符合GB50054屮的有关规定。
8丄4照明设汁应符合GB50034屮的有关规定。
8.2给水、排水及消防
8212有可靠的供水水源和完善的供水设施。
给水设计应符合GB5OO15和GB5OO13的有关规定。
8.2.2排水设计应符合GB50014中的有关规定。
8.2.3爸理区消防应符合GB50016和GB50140的有关规疋。
8.3采暖、通风与空调
8.3.1建筑物的采版耳空调的设计应符合GB50019的有关规宦。
8.3.2'*iW物的机械通风不能满足丁艺对空内温度、湿度要求时.应设胃空调装迎。
8.4建筑与结构
8.4.1建筑的造型应简洁、新颖,并与周囤环境相协调.建筑物的平而布置和空间布局应满足丁.
艺设条布哉要求,同时应考电今后生产发展和技术改造的可能性。
8.4.2建(构)筑物结构设计应符合GB50069的冇关规定。
&4.3人1.湿地給构设计应符合GE50003和GE50070的仃关规上。
8.4.4建筑物抗後穿设计应符fTGB50011的冇关规定。
11.2人工湿地的管理与维护
11.2.1人匸湿地运行中应适时进行水位调节:
a)根据暴雨、洪水、T早、结冰期等各种极限情况,可进行水位调节,不得岀现进水端纓水现象和岀水端淹没现象:
b)当人L湿地岀现短流现象,可进行水位调i'j。
11.2.2人丁湿地植物管理维护可采用以卜蜡施:
a)人T湿地栽种植物麻即须充水,为促进植物根系发疗,初期应进彳」水位调节:
b)植物系统建顷,应保证连续捉供污水,保证水生植物的密度及良性生氏:
c)应根抑:
植物的生氏悄况,进彳J缺苗补种、杂枣活除、适时收割以及控制病山宮等管理,不宜使用除草剂、杀虫剂等:
d)対大巴人I-湿地污水处理I程应考虑配卫植物生物能利川的装直。
11.2.3人工湿地在低温环境运行时,可采用以F措施:
a)做好人「•湿地(內保温省施,保证水温不低于4-C;
b)定期做人工湿地的冻土深度测试,拿握人匸湿地系统的运行状况:
c)强化预处理,减轻人工湿地系统的污染负倚。
11.2.4潜流人匸湿地运行防堵塞可采用以下措施:
a)挖制汽水逬△人工湿地系统的悬淫物浓理:
b)定期启动泣淤:
c)适严的采用间锁:
运五力成:
d)丿“部史换人I】湿地系统的删。
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面,将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上,污水与污泥在沿一定方向流动的过程中•主要利用土壊、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,对污水、污泥进行处理的一种技术。
其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮藪、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
它是一个综合的生态系统,它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则f在促进废水中污染物质良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效益。
人工湿地去除的污染物围广泛,包括N.P,SS,有机物,微重元素,病原体等。
有关研究结果表明,在进水浓度较低的条件下,人工湿地对B0D5的去除率可达85%一95%,COD去除率可达80%以上,处理出水中BOD5的浓度在10mg/l左右fSS小于20mg/L
(2)废水部分有机物作为异样微生物的有机养分,最终被转化为微生物体及CO2rH2O。
人工湿地面积可视情况而言f可在市交隔合部,也可在污水处理厂出水的附近建造。
一些人工湿地属预处理型,在那些目前还不具备建造污水处理厂的城乡结合部建造人工湿地,将生活污水排入,利用所种植物对其进行处理,然后再排入目然水系,保护水体;还有些湿地属于加强型,在污水处理厂附近建适人工湿地,将污水处理厂处理过的水引入,再经过人工湿地的加强处理,提肓其水质,然后排入目然水系,作为其补充水源.
三、人工湿地的分类
人工湿地污水处理技术经过多年的发展和研究,根据湿地中主要植物形式将人工湿地划分为:
1.浮游值物系统;2、挺水植物系统;3、沉水植物系统.其中沉水植物系统还处于实验室研究阶段,其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的精处理。
浮游植物主要用于NrP去除和提高传统稳主塘效率。
目前一般所指人工湿地系统都是指挺水植物系统.国外学者从工程设计的角度出发,按照系统布水方式的不同或水在系统中流动方式不同将人工湿地处理系统划分为以下几种类型:
目由水面人工湿地处理系统;人工潜流人工湿地处理系统;垂直水流型人工湿地处理系统・
人工湿地污水处理系统
(1)表面流湿地(SurfaceFlowConstructedWetland),是一种污水从湿地表面漫流而过的长方形构筑物,结构简单,工程造价低;但由于污水在填料表面漫流,易滋生蚁蝇,对周围环境会产生不良影响,而且其处理效率较低.污水从湿地表面流过,如图1所示。
在流动的过程中废水得到净化。
水深一筱0・3~0・5米,水流呈推流式前进。
污水从入□以一走速度缓慢流过湿地表面,部分污水或蒸发或渗入地下.近水面部分为好氧生物区,较深部分及底部通箒为厌氧生物区.表面流人工湿地中氧的来源主要靠水体表面扌广散、植物根系的传潮Q植物的光合作用。
但是由于传输能力十分有限,故人工湿地大部分采用潜流式湿地系统。
图1表面流人工湿地示意图
人工湿地污水处理系统
(2)潜流湿地(SubsurfaceConstructedFlowWetland),污水在填料缝隙之间滚流■可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其他作用处理污水,出水水质好.由于水平面在覆盖土层或细砂层以下'卫生条件较好,故被广泛采用・潸流式湿地一般由两级湿地串联,处理单元井联组成.与表面流人工湿地相比■水平潜流入工湿地的水力负荷大,对BOD、COD、TSS、TP、TN、藻类、石油类等有显番的去除效率。
潜流湿地一般设计成有一走底面坡隆的、长宽比大于3且长大于20m的构翩,污水流程较长,有利于硝化和反硝化作用的发生脱氮效果较好。
或方形构筑物,污水的流程较短,反硝化作用较弱,且工程技术要求较高。
由于垂直流湿地可方便地采用工程手段来改善系统的供氧状况,提高布水均匀性.营造更加有利于硝化和反硝化发生的系统环境故越来趣受到人们的重视。
人工湿地污水处理系统(3)垂直流湿地(VerticalFlowConstructedWetland),污水沿垂直方向流动,氧供应能力较强硝化作用较充分,占地面积较小,可实现较大的水力负荷长期运行.垂直潜流人工湿地的硝化能力高于水平潸流人工湿地,对于氨氮含量