人工湿地工程技术指南

人工湿地工程技术指南胡广龙电话：[phone]QQ:342816225目录第一章人工湿地概述1.1适用范围1.2术语和定义1.3人工湿地的特点1.4人工湿地污水处理的工艺流程1.5人工湿地的工程选址及总体布置第二章人工湿地的设计2.1表流人工湿地设计2.2水平潜流人工湿地的设计2.3垂直潜流人工湿地的设计第三章人工湿地的构造3.1预处理设施3.2布水与集水设施3.3潜流湿地床体3.4人工湿地中的管路3.5后处理措施3.6湿地植物第四章人工湿地的施工、验收及运行维护4.1施工4.2调试启动4.3竣工验收4.4运行维护第五章工程案例简介5.1章丘白云湖秀江河入湖口人工湿地工程5.2夏津县污水处理厂排水人工湿地工程第六章现行规范中需要实际完善的数据第一章人工湿地概述一、人工湿地概述1.1适用范围本指南适用于河湖水质提升、城镇生活污水、城镇污水处理厂出水及与生活污水性质相近的其它污水处理工程，可作为人工湿地污水处理工程设计、施工、竣工验收及建成后运行与维护提供技术参照。1.2术语和定义（1）人工湿地指用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化。按照污水流动方式，分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。（2）表面流人工湿地:污水以水平流方式从首端流至末端，且内部不设置填料的人工湿地。（3）水平潜流人工湿地:污水以水平流方式从首端流至末端，且内部设置填料的人工湿地。（4）垂直流人工湿地：污水以垂直流方式从顶部(或底部)流至底部(或顶部)，且内部设置填料的人工湿地。（5）预处理指为满足工程总体要求、人工湿地进水水质要求及减轻湿地污染负荷，在人工湿地前设置的处理工艺，如格栅、沉砂、初沉、均质、水解酸化等。一、人工湿地概述（6）后处理指为满足出水达标排放或回用要求，在人工湿地后设置的处理工艺，如：活性炭吸附、混凝沉淀、过滤、消毒、稳定塘等。（7）填料（基质）指提供人工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、塑料、陶瓷等。（8）水力停留时间指污水在人工湿地内的平均驻留时间。潜流人工湿地的水力停留时间按公式以下计算：式中：t——水力停留时间，d；V——人工湿地基质在自然状态下的体积，包括基质实体及其开口、闭口孔隙，m3；ε——孔隙率，%；Q——人工湿地设计水量，m3/d。（9）表面有机负荷指每平方米人工湿地在单位时间去除的五日生化需氧量。按以下公式计算：QVtACCQ310os10)(q一、人工湿地概述式中：qos——表面有机负荷，kg/（m2·d）；Q——人工湿地设计水量，m3/d；C0——人工湿地进水BOD5浓度，mg/L；C1——人工湿地出水BOD5浓度，mg/L；A——人工湿地面积，m2。（10）表面水力负荷指每平方米人工湿地在单位时间所能接纳的污水量，按以下公式计算：式中：hsq——表面水力负荷，m3/（m2·d）；Q——人工湿地设计水量，m3/d；A——人工湿地面积，m2。AQhsq1.3.1人工湿地的特点人工湿地作为一种新型的生态污水处理技术，具有投资少、运行费用低、处理效果稳定、耐冲击负荷能力强等优点。该技术利用基质、植物、微生物的协同净化能力处理污水，同时还可提高生物多样性，美化生态景观，具有一定的经济效益和生态环境效益，受到了世界各国的普遍关注。在北京地区已建成并正常运行的大规模人工湿地有奥体公园和园博园。图1.1园博园的人工湿地图1.2奥体公园的人工湿地1.3人工湿地的特点及类型：一、人工湿地概述1.3.2人工湿地的类型按照工程设计和水体流态的差异，人工湿地污水处理系统分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地三种主要类型，水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地可统称为潜流人工湿地。一、人工湿地概述图1.3表面流人工湿地图1.4水平潜流人工湿地剖面示意图一、人工湿地概述布水渠集水区进水区处理区集水渠一、人工湿地概述布水渠处理区集水渠图1.5上行垂直潜流人工湿地剖面示意图布水渠处理区集水渠图1.6下行垂直潜流人工湿地剖面示意图一、人工湿地概述参数表面流人工湿地水平潜流人工湿地上行垂直流人工湿地下行垂直流人工湿地水流方式表面漫流水平潜流上行垂直流下行垂直流负荷较低高高高占地面积大一般较小较小构造管理简单一般复杂复杂工程建设费用低较高高高季节气候影响大一般一般一般卫生状况差好一般一般景观效果好好较好较好有机物去除能力一般强强强硝化能力较强较强一般强反硝化能力弱强较强一般除磷能力弱较强较强较强由上表可知：①表流湿地相对于潜流湿地其负荷低、占地面积大、建设费用低，适用于河滩湿地、湖滨带湿地等类型的项目，处理污染物浓度较低的水。②潜流湿地具有负荷高、处理效果好、占地面积较小等特点，适用于污水处理厂尾水提标、村镇污水处理等项目，处理污染物浓度较高的水。③每种类型的人工湿地各具特色，在工程设计中根据实际情况选择两种或几种工艺组合，充分利用各自优点实现工程效益最优。1.3.3不同类型人工湿地的差异1.4人工湿地污水处理的工艺流程一、人工湿地概述人工湿地处理工艺流程应根据进水水质条件和出水水质要求，综合考虑各类型人工湿地的特点和工程用地等环境条件，通过技术经济比较后确定。当来水污水为生活污水或类似污水时，应先经过预处理设施后再进湿地单元；当人工湿地用于深度净化污水处理厂排水或污染河道水等低污染水时则无需做预处理。工艺流程简图如下：预处理生活污水人工湿地单元达标排放或回用后处理低污染水人工湿地单元达标排放或回用后处理去除氨氮时，宜采用下行垂直流人工湿地工艺。去除总氮时,宜采用下列工艺流程：污水预处理上行垂直潜流湿地排放下行垂直潜流湿地污水预处理水平潜流湿地排放下行垂直潜流湿地一、人工湿地概述污水预处理下行垂直潜流湿地排放回流液水平潜流湿地1.5人工湿地的工程选址及总体布置1.5.1人工湿地污水处理设施位置的选择，应符合区域总体规划及环境影响评价的要求，并应结合下列因素综合确定：（1）本着污水就近处理的原则，湿地的选址应靠近污水源头；（2）湿地选址应充分利用建设用地地形落差进行污水自然充氧，减少或不用曝气设施及提升设备而达到排水通畅、降低能耗的要求；（3）避免占用耕地，充分利用荒地或绿地；（4）处理设施地点应便于施工、维护和管理等；（5）合理处理好与周边环境的关系，避免臭气、蝇虫等影响居民生活。人工湿地的选址择，还应考虑当地地质、气象、水文特征等因素，并进行工程地质、水文地质等方面勘察，避免人工湿地的裂损、淹没、倒灌、排水不畅等情况发生。一、人工湿地概述1.5.2人工湿地总体布局应在满足功能的前提下，还要满足其景观、科教、宣传等功能。人工湿地处理构筑物的间距应紧凑、合理，满足各构筑物的工程施工、设备安装、及日常管理的要求。各部位的管道应根据运行维护的需要，合理设置水位控制措施。人工湿地须设置合理的交通，尤其湿地公园，交通的设计根据其能容纳的人流量及使用性质而定。设计过程中宜因地制宜的设置人流集散地、休息设施及各种宣传解说设施。根据实际要求综合考虑不同类型人工湿地单元的搭配、水生植物的配置、景观设施营建等因素，使工程达到相应的效果。第二章、人工湿地的设计二、人工湿地的设计2.1表流人工湿地设计2.1.1.表流人工湿地的构造表面流人工湿地一般由进水区、处理区和出水区组成。2.1.2设计参数设计水深BOD5负荷（去除负荷）CODCr负荷（去除负荷）水力负荷水力停留时间坡度长宽比0.3m~0.6m1.5~5g/㎡.d8~12g/㎡.d＜0.1m3/m2.d4~8天0~0.5%3:1~5:1表流湿地设计水深为0.3~0.5米。在实际工程中根据需要可适当设置深水区(水深1~2米)及滞留塘（水深2~2.5米）。深水区域具有较大的滞留能力，适当设置深水区可为表流湿地提供厌氧及兼氧反应区，深水区内宜种植沉水植物，也可通过设置人工水草等措施，改善微生物生长环境，增大生化反应面积。深水区及滞留塘宜设置在实地进水口处。表2-1表流湿地设计参数表流人工湿地的面积设计应考虑最大污染负荷和水力负荷，可按BOD5表面负荷、水力负荷，取设计计算结果中的最大值，并校核水力停留时间是否满足设计要求。2.1.3表流湿地面积计算A=Q／qhs式中：A——人工湿地面积，m2；Q——人工湿地设计水量，m3/d；qhs——表面水力负荷，m3/（m2·d）。2.1.4表流湿地的布水及出水1.湿地布水布水管渠是向人工湿地中输送污水的装置，布水时应尽量均匀。布水装置可用于调控污水流量。若采用布水管，需要在一端设清洗法兰，以便周期去除积存的固体。同时在可能出现气体积累的地方设排气阀。湿地的进水方式可采用单点布水、多点布水和溢流堰布水。如果湿地进水区较窄或湿地呈狭长形（长宽比很大），可采用单点进水。如果进水区较宽，宜采用多点进水。二、人工湿地的设计os310q10)(CCQA式中：A———湿地处理面积，m2；Q———湿地进水流量，m3／d；C0———进水BOD5的质量浓度，g／m3；C1———出水BOD5的质量浓度，g／m3；qos———表面负荷率，g/m2.d。图2.1湿地进水方式示意图单点进水多点进水溢流进水2.湿地出水湿地出水口设计对均匀布水、控制水位和监控水量水质都是非常重要的。但为降低投资、运行和维护费用，出水口设计应尽可能简单。图2.2所示为几种常见的出水口形式。第一种为存在死区的单一出口，由于存在死区，水力停留时间缩短。第二种为多出口形式，可有效增加水力停留时间。第三种是出水堰溢流出水。后两种出口形式效果较好。出水口大小应考虑传输最大日均流量，再加上湿地面积上的降雨量。出水口的重要功能之一是控制湿地水位。水位的确定需要考虑植物生长的需要、水力停留时间和湿地单元的维护等因素。单一出水口多出水口溢流出水二、人工湿地的设计图2.2湿地出水方式示意图二、人工湿地的设计2.2水平潜流人工湿地设计2.2.1水平潜流湿地的构造1.水平潜流人工湿地结构,应符合下列要求:水平潜流人工湿地包括进水区、处理区和出水区，其中处理区自上而下为覆盖层、填料层和防渗层。进水区和出水区宜放置粒径为40mm~80mm的卵石和砾石,长度宜为1~1.5m，分布于整个湿地床宽。处理区填料粒径宜为4mm~30mm。覆盖层厚度应大于20cm,材料宜选用种植土。填料层厚度宜为50cm~100cm，分层铺设，每层厚度宜为30m左右。湿地床体水力坡度宜为0.5%~1.0%。2.水平潜流人工湿地的长宽比宜为2：1~4：1,长度宜小于50m，湿地单元的面积宜小于800m2。3.水平潜流人工湿地的填料空隙率宜为30%~50%。4.水平潜流湿地布水：水平潜流人工湿地采用多点配水方式，可采用穿孔管或穿孔墙,并应符合下列规定:穿孔管可设置于床面以下,长度宜略小于人工湿地宽度。穿孔管相邻孔距一般按人工湿地宽度的10%计,不宜大于1m,孔径宜为2cm~3cm。穿孔墙设于进水区之前，长度宜与人工湿地宽度相同。穿孔墙的开孔率可为30%,孔径为55mm~115mm。二、人工湿地的设计1.进水区2.净化区3.进水管4.穿孔管图2.3水平潜流人工湿地穿孔管配水图1.进水区2.净化区3.进水管4.配水渠5.穿孔墙图2.4水平潜流人工湿地穿孔墙配水图二、人工湿地的设计1.处理区2.出水区3.出水渠4.出水管5.阀门(可不设)6.可旋转弯头7.穿孔管图2.5水平潜流人工湿地穿孔管集水方式6.水平潜流湿地集水：水平潜流人工湿地应集水均匀,集水方式宜采用穿孔管或穿孔墙,出水渠宜设置可旋转弯头或其他水位调节装置。1.处理区2.出水区3.出水渠4.出水管5.阀门(可不设)6.可旋转弯头7.穿孔墙图2.6水平潜流人工湿地穿孔墙集水方式二、人工湿地的设计2.2.2水平潜流湿地的面积计算水平潜流人工湿地的面积设计应考虑最大污染负荷和水力负荷，可按BOD5表面负荷、水力负荷，应取设计计算结果中的最大值，并校核水力停留时间是否满足设计要求。参