雨水调蓄+人工湿地工艺在初期雨水处理中的应用

雨水调蓄+人工湿地工艺在初期雨水处理中的应用

【摘要】为了治理长期以来，不断受到污染白浪河，拟在河道两岸敷设截污管涵截流合流污水和初期雨水，输送至下游处理站集中处理。处理站采用雨水调蓄+人工湿地的处理工艺，出水水质达到一级b标准，满足山东省最新出台的水体排放标准，处理后水最终排放至白浪河。

【关键词】雨水调蓄；人工湿地；初期雨水处理

0 概况

山东省潍坊市是一个降水量小于蒸发量的城市，经过对潍坊市多年降雨资料分析，多年平均降雨历时在2.5h的频率，降雨量在5mm 左右的概率为60%-70%，平时沉积在管道中的污染物在雨天形成初期雨水，对白浪河的污染问题十分严重。

在充分利用河道水环境容量的前提下，允许雨天时合流污水向白浪河溢流超过2.5h的径流，该情况下，既不对河道造成污染，又减少了截流量。超过允许环境容量总量控制的合流污水和初期雨水，被截流至下游的处理站，经处理后排入白浪河。两岸截污管涵的实施主要是为了截留住合流区域的污水及初期雨水，减少初期雨水对白浪河造成的污染，截留的初期雨水输送至下游的处理站，经处理后排入白浪河。

1 工程分析

当前，国内越来越多的地方开始重视初期雨水对环境的污染，而在处理初期雨水污染的技术上，采用雨水调蓄+人工湿地工艺也越

发成熟。本工程即采用该工艺处理白浪河两岸截污管涵输送的初期雨水。

污水处理工艺流程如图1所示。

经该工艺处理后，出水水质可以达到gb18918-2002一级b标准，符合山东省对污水厂出水排入地表流域要求。

1.1 雨水调蓄意义

雨水调蓄是调节高峰流量，控制分流制和合流制排水系统初期雨水污染物的重要手段，近年来，对于该课题的探讨已经成为国内排水工程界研究的热点之一。主要内容包括：

1）从单纯重视工程技术措施转向工程措施与管理（法规）、养护并重。

2）从偏重大型处理设施转向同时注重中小型就近收集、处理设施。

3）用源头控制代替管道末端集中处理，以降低雨水径流量与合流制管道的溢流；用控制污染的产生替代解决污染造成的损害。4）关注就地处理、雨水回用。

5）尽可能采用接近自然状态的雨水排水系统，以保护生态、促进良性循环。

雨水调蓄就是这些全新的思路和理念在工程措施上的具体体现。

1.2 雨水调蓄池设计

白浪河两岸的截污管涵收集两岸的合流污水及初期雨水后，至济青高速公路处，白浪河东、西两岸截流的流量分别达到15.29m3/s、

15.62 m3/s。按照原工程可行性研究报告中确定的2.5h的截流时间，计算截流总流量将达到约28万m3。

雨水调蓄池分为池体和闸门井、提升泵房三个部分，池体有效调蓄容积28万m3，有效调蓄水深3.5m，分两池，分别布置在白浪河两侧现状河床内，每池调蓄容积14万m3。调蓄池底板以1%坡向沉砂坑。

调蓄池前部设计冲洗系统，长度40m，宽度35m，均分5槽，每槽宽7.0m，槽间设0.5m高隔墙。每槽起端设置2m×1m闸门，通过引用白浪河河水对各槽分批进行冲刷，端部设置5m宽沉砂坑，并在沉砂坑两侧设置2m深，5m宽的沉砂斗，由抓斗车定期除砂。

闸门井为矩形，内径尺寸约15m×9.56m。闸门井内布置有进出水管、格栅机，下人楼梯等。闸门井通过预埋3×3m箱涵与外侧的白浪河联通，定期引用白浪河河水冲洗调蓄池，并在旱季为后续人工湿地提供养护需要的水量。

在调蓄池最北侧设置出水提升泵房，泵房规模按照2.8万m3/d

设计。

泵房内采用水泵提升后分别进入后续的人工湿地。

1.3 人工湿地的选择

1.3.1 人工湿地的特点

人工湿地投资少，能耗低，处理效果可靠，在污水处理领域已被广泛采用。人工湿地的缺点是占地面积很大，处理效果受季节影响，冬季效果较差。

人工湿地最大的缺陷是占地面积大和冬季处理效果不佳。白浪河两侧有充裕的可利用的土地，且处理对象为雨季污水，不存在冬天处理效果差的问题，综合各种人工湿地的处理效果、对环境的影响程度、投资和管理等多方面的因素，本工程采用水平潜流人工湿地。

1.3.2 人工湿地净化污水的原理

人工湿地对污水的净化作用包括：填料表面生长的生物膜对有机物的生物降解作用；丰富的植物根系对营养物质的吸收和吸附作用；表层土和填料的过滤作用。

氮的去除包括基质微生物和植物微生物的生物降解、氨氮挥发和植物吸收共同作用的结果。由于人工湿地植物根毛的输氧，根区附近湿地依次出现好氧、缺氧和厌氧状态，为自养型好氧微生物亚硝化菌、硝化菌和异氧型微生物反硝化菌的存在提供了条件，使要求好氧条件的硝化反应和要求厌氧的反硝化反应得以同时完成，因此人工湿地比一般污水处理系统具有更强的氮处理效率。

人工湿地对磷的去除是植物吸收、微生物去除及物理化学作用三方面共同作用的结果。废水中的无机磷在植物吸收及同化作用下可称为植物的atp、dna及rna等有机成分，通过植物的收割而去除。

1.3.3 设计进出水水质

综合考虑降雨频率、湿地运行、占地面积和投资，最终确定分5天处理，日处理水量则为q=56000 m3/d。

预处理站进出水水质如表2所示。

1.4 人工湿地设计

1.4.1 湿地尺寸

设计潜流人工湿地bod负荷为100kgbod5/m3·d，水力停留时间1.12d。

由于白浪河河道断面的限制，设计潜流型人工湿地共116座，占地22.4公顷，东西两侧各58座，总长为1950 m，单池尺寸见表3。

1.4.2 填料设计

填料为砾石和泥砂，分为三层，总厚度为800mm，见表4。

1.5 湿地运行与维护

1.5.1 预处理

进入湿地的污水需进行沉淀处理，保证直径大于125μm 的微粒去除率达到95 %，以防止湿地堵塞。

1.5.2 人工湿地的监测与控制

监测内容除了包括进出水水质、水位和生物状况指标，还应对进出水口流量进行监测。通过调整进水量，改变水力停留时间和污染负荷等使系统处于一个正常运行的状况。

1.5.3 水位、水量控制

水位控制和流量调整不仅影响处理系统的水力停留时间，还会影响大气中氧向水中的扩散。应保证：

当系统接纳最大设计流量时，进水端不能出现雍水现象，防止出现地表流。

当系统接纳最小设计流量时，进水端不能出现填料床面的淹没现象，防止出现地表流。