沼氣池建設(shè)專家
人工濕地設(shè)計(jì)方案 沼氣池建設(shè) 沼氣工程建設(shè) 打造人文環(huán)境
人工濕地的凈化機(jī)理：
對(duì)SS：濕地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長(zhǎng)而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時(shí)，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留。
對(duì)有機(jī)物：有機(jī)污染物通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被除去。
對(duì)N、P：濕地系統(tǒng)中因植物根系對(duì)氧的傳遞釋放，使其周圍的環(huán)境中依次出現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮磷不僅能通過植物和微生物作為營(yíng)養(yǎng)吸收，而且還可以通過硝化、反硝化作用將其除去，最后濕地系統(tǒng)更換填料或收割栽種植物將污染物最終除去。
一、污水水質(zhì)
（一）、作為生活污水處理的主體工程。
按照城鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)一般范圍，可認(rèn)為東升鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)狀況如下：COD 250—350mg/l（項(xiàng)目取中間值300 mg/l，需監(jiān)測(cè)核實(shí)）；BOD 150--250 mg/l（取中間值200 mg/l）；SS 200--300 mg/l（項(xiàng)目取中間值250 mg/l）; NH3—N 30--40 mg/l（取中間值35 mg/l），P 8--10mg/l（取最大值10 mg/l）；水量按照5000m3/d設(shè)計(jì)。
（二）、作為生活污水處理廠的后續(xù)工程。
一般鎮(zhèn)區(qū)均需要建設(shè)二級(jí)污水處理廠，按照城鎮(zhèn)污水處理廠的出水標(biāo)準(zhǔn)，如東升鎮(zhèn)二級(jí)污水處理廠達(dá)標(biāo)排放，則污水處理廠出水應(yīng)執(zhí)行廣東省《水污染排放限值》(DB4426--2001)中第二時(shí)段中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：COD 60mg/l；BOD 30 mg/l；SS 30 mg/l; NH3—N 15mg/l，P 1mg/l；水量按照5000m3/d設(shè)計(jì)；作為生活污水處理廠的后續(xù)工程，人工濕地的處理壓力要小得多，且水平潛流式人工濕地對(duì)氨氮的處理效果不如垂直流人工濕地，本項(xiàng)目暫不深入分析此項(xiàng)。
二、出水要求
東升鎮(zhèn)生活污水最終出水預(yù)計(jì)進(jìn)入北部排灌渠，按照《中山市水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)保護(hù)規(guī)定》（中府［1997］115號(hào)）的功能區(qū)劃，該渠符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中Ⅳ類水體要求，因此人工濕地出水應(yīng)執(zhí)行廣東省《水污染排放限值》(DB4426--2001)中第二時(shí)段中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；為：COD 100mg/l；BOD 30 mg/l；SS 30 mg/l; NH3—N 15 mg/l，P 1 mg/l。
三、處理效率
東升鎮(zhèn)（擬）采取以挺水植物系統(tǒng)為住的潛流濕地類型，根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在正常情況下，潛流型人工濕地污染去除率為：COD>80%；BOD 85--95%,可達(dá)到10 mg/l;；SS <20mg/l; NH3—N>60%，P>90%，農(nóng)藥及細(xì)菌>90%。因此東升鎮(zhèn)生活污水流經(jīng)人工濕地后，其水質(zhì)為：COD<72mg/l；BOD <20 mg/l； SS <20mg/l;; NH3—N <14 mg/l，P 1 mg/l，符合廣東省《水污染排放限值》(DB4426--2001)中第二時(shí)段中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
四、處理工藝
考慮到生活污水中的污染物濃度普遍不高，預(yù)處理可不設(shè)穩(wěn)定塘，只設(shè)格柵間、集水井；因SS濃度相對(duì)高，為避免發(fā)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；工藝流程如下：
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進(jìn)水 |
|
多孔管 集水井 |
|
三角堰
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水平式表面流濕地 |
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提升泵 |
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集水井 |
|
水平潛流式濕地 |
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出水 |
|
格柵間 |
(一)、多孔管基本參數(shù)
多孔管可采用管式五孔管（φ25×5/76），單孔孔徑25mm，有效孔徑76mm，可有效防止堵塞。
（二）、集水井基本參數(shù)
集水井設(shè)計(jì)規(guī)模為5000m3/d，約折合208.3m3/h，按水力停留時(shí)間HRT為1.5h計(jì)，集水井容積應(yīng)為312.5 m3，考慮到集水井進(jìn)水口應(yīng)高于地面20—50cm，集水井初步設(shè)計(jì)為L×B×H=10m×8m×5m。
（三）、泵參數(shù)
型號(hào) 125-230C，
流量237.6m3/h，
兩臺(tái)，一用一備。
揚(yáng)程 7.3m,
轉(zhuǎn)速 1480（r/min）
,功率 11KW，
效率 74%，工作時(shí)間 24h/d。
（四）、人工濕地基本參數(shù)
1、濕地表面積的預(yù)計(jì)
計(jì)算公式：As=(Q×（lnCo－lnCe）)/(Kt×d×n)
其中As為濕地面積（m2）
Q為流量（m3/d），假定流量為5000 m3/d。
Co為進(jìn)水BOD（mg/l），假定進(jìn)水BOD為200mg/l。
Ce為出水BOD（mg/l），假定出水BOD為20mg/l。
Kt為與溫度相關(guān)的速率常數(shù)，Kt＝1.014×（1.06）（T－20），T假定為25，則Kt=1.357。
d為介質(zhì)床的深度，一般從60－200cm不等，大都取100－150cm，項(xiàng)目取120cm。
n為介質(zhì)的孔隙度，一般從10－40％不等。
表5—1 人工濕地面積計(jì)算表
|
孔隙度 |
10％ |
20％ |
30％ |
40％ |
|
濕地面積（m2） |
70701 |
35351 |
23567 |
17675 |
可見，填料床孔隙度的大小對(duì)人工濕地面積的影響較大。一般項(xiàng)目預(yù)計(jì)介質(zhì)的孔隙度為30%，則人工濕地面積約為23567 m2，其中，水平濕地面積為20167m2，垂流式濕地面積為3400 m2，
2、水力停留時(shí)間計(jì)算
計(jì)算公式：t=v×ε/Q
其中 t：水力停留時(shí)間（d）
v：池子的容積（m3），容積為V=23567 m2×1.2m=28202.4 m3，
ε：濕地孔隙度，濕地中填料的空隙所占池子容積的比值，需實(shí)驗(yàn)測(cè)定；本項(xiàng)目按30%計(jì)，
Q：平均流量（m3/d），假定流量為5000 m3/d。
則：水力停留時(shí)間（d）=1.697d=40.7h。
3、水力負(fù)荷計(jì)算
計(jì)算公式：HLR=Q/As
Q=5000 m3/d。
As=23567 m2。
則HLR=0.2122m3/ m2.d。
4、水力管道計(jì)算
計(jì)算公式V＝πR2×S＝Q/t
V：流量
R：管徑
S：流速， 0.5m/s
Q：總流量，Q=5000 m3/d。
t：停留時(shí)間，t=1.697d=40.7h。
可以計(jì)算出R=0.1474m，可用D30的水利砼管管道，也可以用D30的不銹鋼管。
5、平面設(shè)計(jì)
（1）水平潛流濕地
水平表面流濕地一般長(zhǎng)寬比約為10：1，而水平濕地面積約為20167m2，As1=L×B=10B×B=20167 m2，B=44.91m，取45m；L約等于449.1m，取450m，As1=L×B=450m×45m。
（2）潛流濕地
潛流濕地面積約為3400 m2，可用下式計(jì)算：
AS2 = Q×(ln C0—ln Ce) / ( Kt×Dn)
但由于整個(gè)濕地系統(tǒng)是按照整體計(jì)算，無法用BOD的初始濃度和出水濃度單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，潛流濕地床長(zhǎng)度過長(zhǎng),易造成濕地床中的死區(qū),且使水位難于調(diào)節(jié),不利于植物的栽培，L:B一般控制在1—3之間,為便于管理，潛流濕地最好與水平流濕地同寬，因此B=45m；則L=75.6m，取80m，As2=L×B=80×45=3600 m2。
6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）進(jìn)出水系統(tǒng)的布置：
濕地床的進(jìn)水系統(tǒng)應(yīng)保證配水的均勻性，一般采用多孔管和三角堰等配水裝置。進(jìn)水管應(yīng)比濕地床高出0.5m。濕地的出水系統(tǒng)一般根據(jù)對(duì)床中水位調(diào)節(jié)的要求，出水區(qū)的末端的礫石填料層的底部設(shè)置穿孔集水管，并設(shè)置旋轉(zhuǎn)彎頭和控制閥門以調(diào)節(jié)床內(nèi)的水位。
（2）填料的使用：
水平表面流濕地床由兩層組成，表層土層，厚0.4m，礫石層鋪設(shè)厚度0.2m，總厚度0.6m；潛流濕地床由三層組成表層土層、中層礫石、下層小豆石(碎石)，鈣含量在2~2.5kg/100kg為好；土層0.4m，礫石層鋪設(shè)厚度0.5m。下層鋪設(shè)厚度0.3m，總厚度1.2m，人工濕地填料主要組成、厚度及粒徑分布見表5—2：人工濕地填料分析表
（3）潛流式濕地床的水位控制：床中水面浸沒植物根系的深度應(yīng)盡可能均勻。
表5—2 人工濕地填料分析表
|
填料層 |
水平表面流濕地 |
潛流濕地 |
|
土壤層 |
石英砂，厚0.4m，粒徑2—6mm |
石英砂，厚0.4m，粒徑2—6mm |
|
中間層 |
礫石，厚0.2m，粒徑5—8mm |
礫石，厚0.5m，粒徑5—8mm |
|
底層 |
/ |
碎石，厚0.3m，粒徑8—10mm |
7、植被選擇
（1）．選用原則
1.1 植物在具有良好的生態(tài)適應(yīng)能力和生態(tài)營(yíng)建功能；
篩選凈化能力強(qiáng)、抗逆性相仿,而生長(zhǎng)量較小的植物,減少管理上尤其是對(duì)植物體后處理上的許多困難。一般應(yīng)選用當(dāng)?shù)鼗虮镜貐^(qū)天然濕地中存在的植物。
1.2 植物具有很強(qiáng)的生命力和旺盛的生長(zhǎng)勢(shì)；
① 抗凍、抗熱能力
②抗病蟲害能力
③對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)能力
1.3 所引種的植物必須具有較強(qiáng)的耐污染能力；
水生植物對(duì)污水中的BOD5､COD､TN､TP主要是靠附著生長(zhǎng)在根區(qū)表面及附近的微生物去除的，因此應(yīng)選擇根系比較發(fā)達(dá)，對(duì)污水承受能力強(qiáng)的水生植物。
1.4 植物的年生長(zhǎng)期長(zhǎng)
人工濕地處理系統(tǒng)中常會(huì)出現(xiàn)因冬季植物枯萎死亡或生長(zhǎng)休眠而導(dǎo)致功能下降的現(xiàn)象，因此，應(yīng)著重選用常綠冬季生長(zhǎng)旺盛的水生植物類型。
1.5 所選擇的植物將不對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅，具有生態(tài)安全性；
1.6具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、文化價(jià)值、景觀效益和綜合利用價(jià)值。
由于所處理的污水不含有毒、有害成分,可以考慮其綜合利用。
(2)．配置分析
2.1根據(jù)植物類型分析
2.1.1漂浮植物
漂浮植物中常用作人工濕地系統(tǒng)處理的有水葫蘆、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。
2.1.2根莖、球莖及種子植物
這類植物主要包括睡蓮、荷花、馬蹄蓮、慈姑、荸薺、芋、澤瀉、菱角等。
2.1.3挺水草本植物類型
這類植物包括蘆葦、茭草、香蒲、旱傘竹、皇竹草、藨草、水蔥、水莎草、紙莎草等，為人工濕地系統(tǒng)主要的植物選配品種。根據(jù)這類植物的生長(zhǎng)特性，它們即可以搭配種植于潛流式人工濕地，也可以種植于表流式人工濕地系統(tǒng)中。
2.1.4沉水植物類型
沉水植物一般原生于水質(zhì)清潔的環(huán)境，其生長(zhǎng)對(duì)水質(zhì)要求比較高，因此沉水植物只能用作
|
|
2.2 原生環(huán)境分析
根據(jù)植物的原生環(huán)境分析，原生于實(shí)土環(huán)境的植物如美人蕉、蘆葦、燈心草、旱傘竹、皇竹草、蘆竹、薏米等，其根系生長(zhǎng)有向土性，可配置于表面流濕地系統(tǒng)和潛流濕地土壤中；如水蔥、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生長(zhǎng)已經(jīng)適應(yīng)了無土環(huán)境，因此更適宜配置于潛流式人工濕地。
2.3 養(yǎng)分需求分析
根據(jù)植物對(duì)養(yǎng)分的需求情況分析，由于潛流式人工濕地系統(tǒng)填料之間的空隙大，植物根系與水體養(yǎng)分接觸的面積要較表流式人工濕地廣，因此對(duì)于營(yíng)養(yǎng)需求旺盛、植株生物量大、一年有數(shù)個(gè)萌發(fā)高峰的植物如香蒲、菖蒲、水蔥、水莎草等植物適宜栽種于潛流濕地；而對(duì)于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并存，生長(zhǎng)緩慢，一年只有一個(gè)萌發(fā)高峰期的一些植物如蘆葦、茭草等則配置于表面流濕地系統(tǒng)。
2.4 適應(yīng)力分析
一般高濃度污水主要集中在濕地工藝的前端部分。因此前端工藝部分一般選擇耐污染能力強(qiáng)的植物，末端工藝由于污水濃度降低，可以考慮植物景觀效果。
表5—3 水平表面流——潛流復(fù)合型濕地植物選擇及搭配表
|
植物類型 |
水平表面流型 |
潛流型 |
備注 |
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漂浮植物 |
水葫蘆、浮萍 |
水葫蘆 |
少量 |
|
根莖、球莖 |
睡蓮、荷花 |
/ |
/ |
|
挺水植物 |
蘆葦、美人蕉、燈心草 |
蘆葦、菖蒲、水蔥、紙莎草 |
主要植被 |
|
沉水植物 |
/ |
/ |
/ |
（3）、植被選擇投資分析
本項(xiàng)目采用水平表面流——潛流復(fù)合型濕地系統(tǒng)，植被包括漂浮植物、根莖、球莖、挺水植物等 ，其中以挺水植物為主；植物種類包括水葫蘆、浮萍、蘆葦、睡蓮、荷花、蘆葦、美人蕉、燈心草、菖蒲、水蔥、紙莎草等；其分配及投資分析如表5—4：
表5—4 水平表面流——潛流復(fù)合型濕地植物分配及投資分析表
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植物 |
水葫蘆 |
睡蓮 |
荷花 |
蘆葦 |
美人蕉 |
燈心草 |
紙莎草 |
菖蒲 |
水蔥 |
|
數(shù)量（苗） |
8萬 |
2萬 |
2萬 |
10萬 |
4萬 |
10萬 |
1萬 |
1萬 |
1萬 |
|
單位價(jià)格 |
0.05 |
5.0 |
3.0 |
0.35 |
0.9 |
0.25 |
0.6 |
0.3 |
0.3 |
|
合計(jì)（萬） |
0.4 |
10 |
6 |
3.5 |
3.6 |
2.5 |
0.6 |
0.3 |
0.3 |
由以上可以看出，濕地植被需投資27.2萬左右（浮萍可就地獲得，未計(jì)入總成本）。
六、管理及勞動(dòng)定員
（一）、管理重點(diǎn)
1、配水問題，潛流方便；
2、潛流濕地考慮砌隔墻，使流態(tài)接近理想推流；
3、通風(fēng)問題；
4、回流，各個(gè)構(gòu)筑物最好能設(shè)回流管，以免檢修時(shí)能排空池體中的水；
5、污水管沒有90度彎頭，用45度斜管接，污水里面雜質(zhì)多，以讓污水排的更流暢；
6、及時(shí)清洗填料，嚴(yán)格防止?jié)摿鞫氯?/span>
7、及時(shí)收割填料上的植被。
（二）、勞動(dòng)定員
由于人工濕地相對(duì)污水處理廠管理方便，運(yùn)營(yíng)成本大幅度下降，勞動(dòng)定員可初定為3人（1000元/月.人）即可。
七、工程數(shù)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；
基質(zhì)（混凝土）：Q16 =L×B×H=530m×45m×0.3m=7155 m3；
工程量為Q=Q11+ Q12+ Q13+ Q14+ Q15 =43575 m3；Q16為底層基質(zhì)（防滲層）。
八、主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
工程總投資448.6萬元，其組成如下：
植被：27.2萬；
土方：43575 m3×40元/立方（計(jì)機(jī)械）=174.3萬；
基質(zhì)（混凝土）: 7155 m3×200元/ m3=143.1萬；
設(shè)備安裝及人工：（174.3+143.1）×25%=79.4萬；
運(yùn)輸費(fèi)用：（174.3+143.1+27.2）×1%=3.4萬；
工程管理費(fèi)用：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）×2.5%=10.6萬；
不可預(yù)見費(fèi)用：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）×2.5%=10.6萬.
由以上可以得知：
人工濕地單位水量投資 897.2元/ m3
單位水用電量 0.0528千瓦時(shí)/ m3
單位水量正常運(yùn)營(yíng)成本 0.0628元/立方=0.0428元/ m3+0.02元/ m3
文章來源地址：http://szdirise.com.cn/biogastech/343.html
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