北方地区地下潜流碎石人工湿地系统设计研究.pdf

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1、2007年全国给水排水技术信息阿成立三十五周年暨年会论文集北方地区地下潜流碎石人工湿地系统设计研究孙发(内蒙古赤峰市中心城区污水处理厂，赤峰024000)摘要：采用人工湿地一潜流碎石植物床污水处理工艺，基建投资低，能耗低，运行费用低，处理污水效果好．实际运行核算确认，人工湿地处理工艺系统的经济效益是非常显著的，处理每吨污水的工程造价相当于同一规模二级污水处理厂的1／5，运行费用相当于同一规模二级污水处理厂的l，6，每吨污水的电耗为二级污水处理厂的l，4．5．关键词：北方人工湿地潜流碎石植物处理污水l

2、概述1．1适用范围湿地可分为天然湿地、自由水面人工湿地和地下潜流人工湿地。地下潜流人工湿地按填充介质不同又可分为多种。本工艺适用于中小规模城镇污水处理，以碎石为介质的地F潜流人工湿地出水水质为BOD<30m刚，SS<30mg／1。1．2地下潜流碎石人工湿地系统的工艺流程图如图1所示：图l以地下潜流碎石床为中心处理单元的人工湿地处理工艺流程2预处理2．1格栅(见《给排水设计手册》五)2．2沉淀池(见《给排水设计手册》五)3碎石床3．1构造碎石床由床体、碎石层、布水系统和集水系统组成，见图2。图2碎石床

3、构造82007年全国给水捧水技术信息同成立三十五周年暨年会论文集为了防渗漏床体，用不透水材料砌造，床内填充碎石介质支持水生植物生长。3．2工作原理污水经布水系统水平均匀地流经碎石层，在与碎石表面的生物膜和植物根区表面接触时得到净化．池内通常呈厌氧状态，但由于挺水植物输氧进入根系．使根区附近形成好氧区．地下潜流人工湿地的突出的优点是产生的臭味小．并很少有蚊蝇孽生．3．3碎石床的设计3．3．1水生植物的选择植物种类生长与气候、水文和营养元素等环境条件有关．在人工湿地污水处理系统中，一般选用水生维管束植物

4、中的挺水植物，如芦苇(禾本科)、水葱(莎草科)和宽叶香蒲．筛选人工湿地水生植物的原则可归纳为以下几点；(1)选择适于当地生长的植物或天然湿地原存的优势科：(2)不同的水生植物对不同的污染物去除效果不同，耐污能力也不同。如飘浮植物去除氮、磷效果良好，耐污性高；而挺水植物只具有中等耐污能力，沉水植物仅适合生长在轻度污染的水体中。有的水生植物有特殊的净化功能，如多年生长的芦苇可去除碎石床中90％左右氯化物，脱盐效果显著，在BOD去除和脱氮方面也较香蒲、灯芯草效果好．菖蒲可分泌杀菌素，提高细菌去除率．不同植

5、物对重金属的吸收也不同(见表1)。可根据污水净化要求建立植物系统。(3)采用多种水生植物的混合结构可以提高湿地总体污染物的去除率．单一植物在强化管理条件下也可成功地净化污水．(d)选择综合利用价值高的水生植物。重金属植物种属PFcCuCoZnNiMoⅣbB芦苇6．274．1218．822．78165．766．851．16743．8836．74香蒲(水烛)3．171．586．77O．6362．922．68O．431121．7835．28菖蒲属4．641．556．56O8560．81．738．48612

6、．891，04黑三棱属4．9946l7．171．3797．282．910．3l773．1251．46薄荷属3．75．2l14．280．91131．043．410．79640．164．343．3．2碎石粒径的选择碎石床粒径(Dp)直接影响到床体的介质孔隙率和作物的生长条件。在人工湿地系统中，碎石床的水面线设计和控制直接影响植物的培育、生长和污染物的降解环境。粒径越小，孔隙率越大，表面积也越大，水力传导系数越小，一级反应速率常数越大。但堵塞问题大，对人工湿地碎石床内碎石的粒径建议采用10．30ram。3

7、．3．3碎石床级数碎石床级数应根据进水水质和处理程度来定，对原永有机物浓度高或有机物去除率要求高时，建议采用二级，反之，可采用一级．3．3．4碎石床横截面碎石床横截面面积应根据碎石床碎石充填浓度和床横截面最大允许流速确定．为避免碎石床内潜流破坏植物根系结构，碎石床空床流速不大于8．6m／d．3．3．5碎石床深度床体中碎石的充填深度取决于作物根系发育的最大可能深度．基于美国加利福尼亚州santee系统的实验．芦苇，香蒲分别以0．6m、0，3m，“七五”期间深圳白泥坑研究推荐芦苇床深一般为O．6-0．7

8、m．香蒲、灯芯草等植物则以0．45-0．6m为宜．因北方地区冬季气温较低，为考虑冰冻，设计深度为O．8m。经过试验运行五个寒冬，处理效果较好．深度大于O．8m时，植物根系不起作用，并增加建设造价，不经济；深度小于O．8m时，则易冻。还能降低处理规模。3．3．6碎石床宽度92007年全国给水排水技术信息刚成立三十五周年暨年会论文集单床宽度应考虑布水系统和出水系统进出水均匀确定．已知床深h，按下式求：B；Ac／h式中：B一碎石床宽度m；h一碎石床深度m：Ac一碎石床横断面