人工湿地系统设计

潜流式人工湿地设计计算书

设计规模300t/d ；水质类型，农村生活污水。 1、集水调节池基本参数

有效容积：V e =Q max ×HRT =12.5×6=75m 3

式中：Q max —设计进水流量，m 3

HRT —水力停留时间，h

调节池高度取3m ，其中超高0.5m ，有效池深2.5m

有效面积:Ae =

Ve ℎe

=

752.5

=30m 2

式中：he —调节池有效高度

集水调节池主要作用是均匀水质，稳定水量，起到一定的缓冲调节作用。 集水调节池设计规模为300m 3/d ，即12.5m 3/h ，水力停留时间HRT 按6小时计算，调节池有效容积为75m 3。考虑现场实际情况， 调节池设计尺寸为：L ×B ×H=8×4×3m ； 实际有效容积L ×B ×H=8m ×4m ×2.5m=80m 3。 2、污水提升泵泵参数 流量：Q=10m 3/h ； 数量：3台，两用一备； 扬程：15m ； 功率：0.75KW ； 效率：40%。 3、人工湿地基本参数 人工湿地面积：A=Q×(C 0−C 1)×10−3

q os

；

式中，

A---人工湿地面积，m 2； Q---人工湿地设计水量，m 3/d ； C 0---人工湿地进水BOD 5浓度，mg/L ； C 1---人工湿地出水BOD 5浓度，mg/L ； q os ---表面有机负荷，kg/(m 2·d)；

经计算，理论人工湿地面积A =

300×(50−10)×10−3

100×10−4

=1200 m 2

。

本项目受场地限制，人工湿地面积为750 m 2。 表面水力负荷q ℎs =Q

A =300

750=0.4m 3/(m 2·d)。

人工深度一般小于2m ，本项目设计取值1.5m ，其中基质层厚度1.2m ，超高0.3m 。 水力停留时间t =V×εQ =

750×1.2×0.4

300

=1.2d 。

式中：

t —水力停留时间，d ； ε—空隙率，%；

V —人工湿地基质在自然状态下的体积，m 3； Q —人工湿地设计水量，m 3/d 。 水力坡度i =

∆H L

×100%,宜为0.5%-1%，本项目设计取值0.8%。

i —水力坡度，%；

△H —污水在人工湿地内渗流路程长度的水位下降值，m ；

L —污水在人工湿地内渗流路程的水平距离，m 。

4、平面设计

潜流湿地面积为750 m 2，长宽比一般控制在1至3之间。

考虑湿地与周围景观相融合，将湿地分为三块，每一部分尺寸为L=25m ，B=10m ； 进出水系统的布置：

湿地床的进出水系统应保证配水的均匀性，一般采用多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比湿地床高出0.3m 。湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求，出水区的末端砾石填料层的底部设置穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。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 。本项目设计穿孔管采用DN65PE 管，长度8m ，孔距60cm ，孔径3cm 。

填料的使用：

潜流人工湿地填料主要组成、厚度及粒径分布如下表，

表1 人工湿地填料分析表

进水区和出水区放置粒径为40-80mm的卵石和砾石，长度为1-1.5m，分布于整个湿地床宽。

防渗层：

防渗设施的作用是防止湿地系统因渗漏而污染地下水，人工湿地污水处理系统建设时，应在底部和侧面进行防渗处理。当原有土层渗透系数大于10-8m/s 时，应构建防渗层，一般采取下列措施：

水泥砂浆或混凝土防渗（刚性防渗）：砖砌或毛石砌后底面和侧壁用防水水泥砂浆防渗处理，或采用混凝土底面和侧壁，按相应的建筑工程施工要求进行建造。

塑料薄膜防渗：薄膜厚度宜0.5-1.0mm，两边衬垫土工布，以降低植物根系和紫外线对薄膜的影响。宜优选PE膜，敷设要求应满足《聚乙烯土工膜防渗工程技术规范》等专业规范要求。为防止床体填料尖角对薄膜的损坏，施工时宜先在塑料薄膜上铺一层100mm厚的细砂。

黏土防渗：采用黏土防渗时，黏土厚度应不小于60cm，并进行分层压实。亦可采取将黏土与膨润土相混合制成混合材料，敷设不小于60cm的防渗层，已改善原有土层的防渗能力。

对于渗透系数小于10-8m/s，具有厚度大于60cm的土壤或致密岩层，可不采取其他防渗措施。

综上所述，刚性防水的整体性较好，但造价较高，如工程无特殊要求一般不采用。黏土防渗施工较为方便，工艺相对刚性防渗及防渗膜防渗较为生态，施工技术要求不高，但适用范围有限。塑料防渗膜防渗工艺造价较低，施工速度较快，适用范围很广，是较为理想的防渗措施。

5、植物配置

根据项目区的特点，人工湿地水生植物应选择耐污能力强、净化效果好、根系发达、经济和观赏价值高的湿地植物，并需要较强的耐寒能力。最常见的湿地植物有芦苇和香蒲，但这两种植物在景观上表现过于单一。因此，对人工湿地植物的选择配置上，遵从一下原则：

1)多年生植物，兼顾净化和美观效果；

2)尽可能选择土著或已驯化的植物；

3)具有观花、观叶效果的植物要求花期长；

4)尽量保持根系能够越冬生长。

表2 人工湿地种植种类与种植密度