人工湿地设计常用概念

人工湿地设计常用概念

1.水力停留时间（HRT）：

水力停留时间可以定义为湿地可用容积与平均水流量的比值，可以用来衡量污水与湿地的平均接触反应时间。

T：水力停留时间，d；V：湿地容积，m3；ε：基质孔隙率；Q av 平均流量，m3/d。

表面流人工湿地:3~8 d，亦有长达20d的。

潜流人工湿地：2~4 d，也短至数小时的。

对于潜流湿地而言，由于ε随时间的变化二变化，其实际水力停留时间通常是理论值的40%~80%。

2.孔隙度（ε）：

指人工湿地充填介质中，存在于介质间的孔隙体积占全部体积的百分比。

容重

密度

容重是指指单位容积内物体的重量。（表观密度）

孔隙率是湿地中比较难以确定的一个因素，其在空间上的变化非常复杂。

对于表面流人工湿地，它的平均值一般高于0.95，很多人把他当成1.0来考虑。

对于潜流湿地则更加复杂，潜流湿地采用渗透性好的基质，平均

碎石粒径与孔隙率一般有如下关系：

D p:粒径0.2~6mm（滤料层），过渡层4~8 mm，排水层和覆盖层8~16 mm；不对，这是胡康萍1991年在对白泥坑人工湿地研究中取得的经验模型，完全不对。

潜流人工湿地中基质的平均孔隙率一般在0.30~0.45范围内，基质粒径并不均匀，性状也不一致，孔隙率最好由实验决定。但在湿地实际运行中，根系占据较上部空间，而矿物沉积占据底部空间。用排水法测量也欠妥当，因为湿地内部存在积水问题。

3.系统水量

Q out:人工湿地出水量，m3/d；Q in：人工湿地进水量,m2；A：人工湿地面积，m2；P：单位面积人工湿地降雨量，m/d；I：单位人工湿地渗入量；ET：单位面积人工湿地蒸发量，m/d。在一些人工湿地设计中，认为降雨量和蒸发量处于平衡状态，可以不考虑，同时可以通过设置一定高度的包气带来容纳一定的降水量。通常人工湿地构造中会设置防渗层，渗入量亦可以不考虑。

在人工湿地设计中还应考虑水量的变化。

4.水平潜流人工湿地进水所需的断面面积

A c：水流过的填料横截面面积，m2；Q：设计流量，m3/d；K：设计渗透系数m3/(m2·d)，在系统前30%长度区，K一般取填料渗透系

数的1%，在系统后70%长度区，K一般取填料渗透系数的10%，填料渗透系数可以查阅资料和实验测定，也可参照经验公式：

K（m/s）,d10：填料颗粒的有效直径，指能使10%的填料颗粒通过的筛孔直径，mm。通常要求人工湿地运行状况下填料的渗透系数介于10-4~10-3m/s之间。

5.人工湿地长宽比

在湿地设计中长宽比是很重要的，因为它影响到水流分布和水力学短路。理论上只要是水流是有效分布的，不同长宽比的人工湿地处理效率并没有明显差异，然而设计中对长宽比的考虑是理论和实践的综合结果。

对于表面流人工湿地，有学者认为长宽比要大于15:1，有的学者认为要大于3:1，但高长宽比的湿地讲增加围堰的建筑，从成本的角度考虑，最经济的表面流人工湿地长宽比为2:1.

对于水平潜流人工湿地，湿地床长度L通常在20~50 m之间。过长容易造成死区，过短则容易产生短路。L/W建议控制在3:1以下，常用1:1。

对于垂直流人工湿地，目前研究较少，其宽度可以由达西公式计算得到，长度通常去20~50 m。

潜流型人工湿地的长宽比和基质导水率还必须满足水力学约束条件。

6.体积

表面流人工湿地系统体积：

ℎ

V w：表面流人工湿地系统体积，m3；A w：面积，m2；h：平均水深，m。

潜流人工湿地系统体积：

V W：潜流湿地系统体积，m3。V：系统中填料的体积，m3。ε：填料的孔隙率，%。

7.表面水力负荷

指一定人工湿地表面中，单位时间内通过的水体积。

ℎ

q h：人工湿地水力负荷，m3/(m2·d)。Q in：人工湿地进水流量，m3/d；A W：面积，m2。

表面流：0.01~0.1 m3/(m2·d)。

潜流：0.02~0.5 m3/(m2·d)。

8.表面污染负荷

指一定人工湿地表面积中，单位时间内去除的污染物数量。

q p：人工湿地的表面污染负荷，g/(m2·d)；Q in：进水量，m3/d；C0：进水中的污染物浓度值，mg/L；C e：出水中污染物浓度，mg/L；

A W：面积，m2。

9.水力坡度

指污水在人工湿地内沿水流方向单位渗流路程长度上的水位下降值。

∆H：污水在人工湿地内渗流路程长度上的水位下降值，m；

L：污水在人工湿地内渗流路程的水平距离，m。

表流湿地一般底坡度小于0.5%，水平潜流人工湿地水力坡度取0.05%~0.1%。