河道人工湿地设计方案

1河道人工湿地设计方案一、项目基本概况1.1河道现状先导区内河流主要有运粮河和丁村沟。a）运粮河运粮河属于淮河流域，涡河水系，起源于中牟县万滩乡万庄村南，东南方向途径东漳南、秫米店北、大胖西、老饭店西、朱仙镇东、大李庄西，在开封县大李庄乡，四合庄西汇入涡河，全长53.27km，总流域面积214km2。其中中牟县境内长15.6km，流域面积112.9km2，规划区内河道长度3.9km，是先导区，乃至中牟县的一条主要防洪排涝河道。运粮河属于季节性河流，在平面上基本保持了其自然河形，岸线有一定的蜿蜒，河道两侧滩地及堤防顶部有速生杨林，枯水期基本无基流，河流水质较差。2005年按三年一遇除涝，十年一遇防洪标准进行了治理，治理长度15.6km，出境处设计排水流量40.84m3/s。它是狼城岗干渠和丁村支渠区域的主要排水河道，主要支流有丁村沟（沟长14.61km）和运粮河支沟（沟长5km）。设计排水能力16.9m3/s~48.7m3/s，目前排水能力为设计能力的70%。b)丁村沟丁村沟属运粮河水系，位于丁村支渠与赵口总干渠1号沉砂池第Ⅰ条渠之间，发源于万滩镇关家村，流向东南，流经万滩镇、雁鸣湖2两乡镇，经小朱村、岳庄、丁村南，再向东南，穿中东公路，至朱固村南入运粮河，全长14.4km，流域面积24.9km2。其中中牟县先导区内河道长度为4.3km。现状来水主要为上游村庄的生活污水，以及雁鸣湖的侧渗水，现状水质较差，河道内局部有生活垃圾。1998年丁村沟进行了清淤，至今未再次治理过，它是示范区内的一条主要排水沟道。设计排水能力3m3/s~15m3/s，目前排水能力仅为设计能力的80％。河渠均为季节性河流，现状河渠水系受周边工业污染相对较轻，主要受沿河村镇生活污水、农田排水和降雨径流污染影响，部分河渠河床内及两侧垃圾较多，旱季时基本成为排污沟，污染严重，水质均为劣V类，无法达到水功能区划和河流生态所需要的水质标准，严重影响先导区环境质量。1.2项目意义项目的建设对改善运粮河与丁村沟的河滩生态环境，提高运粮河与丁村沟的河道水质，创造良好的滨水环境，实现水资源和水生态系统的良性循环，提高政府形象，改善投资环境和人民群众的生活质量，具有十分重要的意义。1.3设计规模根据中牟先导区提供的数据并结合具体实际情况进行推算及依据国家相关政策，本方案确定该人工湿地的处理规模为300m3/d，采用潜流与自由表面流组合工艺方式处理方案。31.4经济技术指标1、总投资：537503.00元2、吨水投资为：F1＝537503.00／300＝1791.677元。二、前言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。三、设计依据及原则3.1设计依据(1)《中华人民共和国环境保护法》(2)《中华人民共和国水污染防治法》(修正)1996.5.15(3)《污水综合排放标准》GB8978-19964(4)《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)(5)《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002(6)《人工湿地污水处理工程技术规范》HJ2005-2010(7)《室外排水设计规范》GB50014-2006(8)《砌体结构设计规范》GB50003-2001(9)《混凝土结构设计规范》GB50010-2002(10)《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002(11)《给水排水工程构筑物设计规范》GB50069-2002(12)《水处理工程师手册》(13)《污水综合排放标准》GB8978-1996(14)《城市污水处理及污染防治技术政策》(建城[2000]124号)(15)《城市污水处理工程项目建设标准》(建标[2001]77号)3.2设计原则(1)对河水中污染物进行分析比较，结合要求达到的处理后排放水水质标准，提出技术先进、工艺可靠、经济合理的工艺方案。(2)处理工艺力求达到节能、低耗，且技术先进、操作简便，占地面积少，施工方便，投资省。(3)以环保法规和有关规范、标准为依据，确保污染河水处理后达标排放。(4)作为环保工程，设计中应尽量减少对环境产生的负面影响，如噪音、臭气、固体废弃物等；(5)工程设计注重本工程实际运行的灵活性和抗冲击性，提高其5对水质水量变化的适应性；工程建设坚持环保、生态化，处理后的出水补充运粮河及丁村沟景观用水，做到水资源化循环利用。四、项目设计的针对性本方案设计保证出水达到处理要求的前提下，尽量做到节省投资，充分发挥该河水水净化工程的社会效益、经济效益和环境效益。所采用的工艺设施既具有合理性又具有先进性以保证运行管理简便灵活。采用“太阳能曝气生化处理加人工湿地”工艺，方便运行、降低景观水处理造价、减少运行成本、保证出水稳定达标。该景观水的处理设施总图布置要求紧凑合理，尽可能优化工艺设计，根据项目所在地地形地貌，进行合理布局，减少占地面积。五、合理选址的原则及处理水量、水质5.1合理选址的原则本方案景观水处理设施选址原则是水处理设施应结合地形，尽可能选用荒地、洼地和河塘边，就近集中或分设，少占良田，缩短排水管道，降低管道埋深和减少土方工程量。因此本景观水处理设施的选址应遵循以下几点原则：1）选址应选择地势稍低处，便于河水通过自流流入本景观水处理设施，同时还要满足处理达标水能自流排出本设施。2）选择在非耕地地带建设本设施，尽量不占用耕地和农田。3）尽量利用当地现有地形，减少工程投资。64）项目建成后，便于管理，减少运行费用。5.2处理水量本项目日设计处理量为300m3/d。5.3设计进水水质根据参考有关资料，设计原水水质见表5-1。表5-1进水水质表（单位：mg/l）名称CODCrBOD5TNNH4+TPSSpH设计原水水质≤60≤20≤30≤25≤2≤606-95.4出水水质处理后出水达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)5类水。处理后的出水水质见表5-2。表5-2出水水质表（单位：mg/l）名称CODCrBOD5TNNH4+TPSSpH设计出水水质≤40≤10≤2≤2≤0.4≤106-9GB18918-20025类水4010220.4106-9六、处理工艺6.1处理工艺流程框图表流人工湿地出水池达标排放河水好养生物塘复合潜流人工湿地太阳能76.2本方案水处理工艺流程说明由于河道河水氨氮含量较高，脱氮处理中反硝化作用阶段前充分的硝化作用是非常必要的，因此在人工湿地前端设置好养生物塘，河水经过拱水井自流入到好养生物塘。为提高组合工艺整体的脱氮效率，考虑将垂直流人工湿地放在组合工艺前端，有利于提高湿地系统的输氧能力，从而提高硝化作用提高脱氮效率。好养生物塘的出水自流先后进入水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地组合成的复合潜流人工湿地系统，最后经过表流人工湿地，这样利用植物吸收、微生物降解、填料过滤吸附等作用去除污水中的污染物。相对于其他处理技术，人工湿地具有投资省、效率高、维护简单等优点，对于污染物浓度相对较低的农村生活污水，是一种较好的处理技术。人工湿地出水达标排入河道。6.3本方案水各处理单元功能描述(1)好养生物塘用于去除原污水中悬浮物及大颗粒杂物，可以防止垂直流人工湿地的堵塞，保护后续人工湿地的运行稳定。利用太阳能曝气增氧，提高水中的溶解氧，促进氨氮的氧化作用，进而充分的硝化作用，使脱氮处理中反硝化作用阶段可以充分反应，提高了脱氮效率。减轻后续人工湿地的治理负荷。(2)人工湿地本单元综合了物理、化学和生物的三种作用对污水进行进一步的处理。系统成熟后，特种填料表面和植物根系将由于大量微生物的生8长而形成生物膜。污水流经生物膜时，残余的SS被填料和植物根系有机截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。同时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呈现出好氧、厌氧和缺氧状态，保证了废水中氮、磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从废水中去除。老化的微生物作为肥料被植物吸收。人工湿地可按污水在湿地床中流动的方式不同而分为三种类型：地表流人工湿地（SFW）、潜流型人工湿地（SSFW）。潜流型人工湿地又包括水平流人工湿地和垂直流人工湿地。表面流人工湿地植物根系发达，可通过根系向基质送氧，使基质中形成多个好氧、兼性厌氧和厌氧小区，利于多种微生物的繁殖。潜流湿地污水在湿地床内的部流动，一方面可以充分利用填料表面的生长的生物膜、丰富的根系及表层土和填料截流等作用，以提高其处理效果和处理能力；另一方面由于水流在地表以下流动，故具有保温性好、处理效果受气候影响小、卫生条件好等特点。9三种类型人工湿地比较类型表面流人工湿地水平潜流人工湿地垂直潜流人工湿地特点污水在湿地的表面流动，水位较浅，多在0.1～0.6m，与自然湿地最为接近污水在湿地床的内部流动，从一端水平流过填料床污水在湿地床的内部流动，从湿地表面纵向流向填料床的底部优点工程投资低，运行成本最低水力负荷较高，对污染物去除效果好；很少有臭味和蚊蝇现象；运行成本较低硝化能力高，可用于处理氨氮含量较高的废水。运行成本较低缺点系统的处理效果受温差变化影响大控制相对复杂；脱氮、除磷的效果不如垂直流人工湿地控制相对复杂根据以上的比较并结合水质情况，选用复合垂直潜流人工湿地+表面流人工湿地组合工艺。10(3)出水池主要是蓄水的功能。6.4工艺特点除污效率高：在进水负荷较低的条件下，系统对BOD5的去除率可达85%～95%，CODcr的去除率可达80%以上。同时，系统对N和P去除率也很高，可分别达到60%及90%以上；运行成本低廉：一般为是传统的二级污水处理技术的1/10～1/2，大幅度降低了污水处理成本；易于维护：本工艺需较少的机电设备，系统维护以清理渠道及管理作物为主，对人员技能要求不高；低能耗、无二次污染：由于工程中的设备少，本工艺耗能低，这是其它处理方法无法相比的；臭味少，美化环境，可作景观作用。总的来说，人工湿地具有较高的环境效益、经济效益及社会效益，非常适合处理水量、水质变化不大、对管理要求不高的河道微污染治理。人工湿地可与当地绿化有机结合，栽种观赏植物，成为一个景观，可谓一举多得。七、工艺的设计计算7.1好养生物塘⑴实际尺寸：L×B×H=10×6×2.3m⑵有效水深：H=2.0m11⑶有效容积：V=120m3,有效面积60m2⑷水力停留时间：HRT=5h⑸结构：砖混结构7.2人工湿地(a)复合潜流人工湿地综合考虑水平潜流负荷高，水力条件好能营造良好的厌氧环境，以及垂直潜流充氧能力和硝化能力强的特点，我们选择水平+垂直的复合潜流人工湿地，水流经进水布水，先后缓慢流经粒径20mm的粗砾石和5mm~10mm的细砾石，在砾石表面形成生物膜，附着的微生物对污水中的有机物进行降解，出水进入垂直流湿地，水流在填料床中呈由上向下的垂直流，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。垂直流湿地的硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水。在设计时充分考虑了检修，将垂直潜流湿地分为2格，保证在检修的情况下也不会间断对污水的处理。(b)表面流人工湿地系统地表流湿地系统也称水面湿地系统，与自然湿地最为接近，但它是受人工设计和监督管理的影响，其去污效果又要优于自然湿地系统。污染水体在湿地的表面流动，水位较浅。通过生长在植物水下部分的茎、竿上的生物膜来去除污水中的大部分有机污染物。氧的来源主要靠水体表面扩散，植物根系的传输和植物的光合作用，表面流负荷小，占地面积相对较大。127.2.1设计参数水平潜流人工湿地设计参数设计水量Q（m3/d）300水力负荷(m3/m2•d)0.6计