潜流式人工湿地污水处理工艺设计

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1、潜流式人工湿地污水处理工艺设计张琪1*联系人：张琪（1983—），男，北京化工大学环境工程硕士研究生，主要研究领域是生态修复。E-mail:kongiong_2001@163.com，古丽扎2海热提1(1北京化工大学环境科学与工程技术中心，北京，100029)（2新疆巴音郭楞蒙古自治州水利管理处。库尔勒，841000）摘要潜流式人工湿地作为一种经济生态的污水处理技术，在实际应用中取得了快速发展。为了提供更好的研究基础，本文结合国内外最新研究成果，阐述了人工湿地污水处理系统工艺设计的主要内容及存在的若干问题，提出了开展人工湿地工艺

2、设计研究的一些设想。关键词潜流式人工湿地污水处理水力学设计DesigningofsubsurfaceconstructedwetlandsystemsforwastewatertreatmentZhangQ1,GuLizar2HaiReti1(1BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029)(2GovernmentofBaYinguolengMongoliaAutonomousXinJiang841000)AbstractSubsurfaceconstructedwetl

3、andisaneconomicalandhigh-effectivetypeforwastewatertreatment,andhadaquickdevelopmentinactualapplication.Maincontentsandproblemsoftheprocessdesignofsubsurfacewetlandforwastewatertreatmentaresummarizedwithnewresearchindomesticandinternational,andsomeresearchinterestsar

4、eproposedinthispaper.KeyWordsSubsurfaceconstructedwetland,Wastewatertreatment,Hydraulics,Design1．引言人工湿地污水处理技术在20世纪50年代诞生于德国，进入60年代，该技术逐渐开始被用于处理工业废水、生活污水、农业点源污染和面源污染以及河道治理的生态修复等。作为一种生态治理污水的方法，其基于天然湿地的净化机理使得人工湿地技术具有投资小，处理效果好，运行维护方便等特点，而且比天然湿地对污水的处理提供了更好的条件。在湿地中应用人为的控制措

5、施，可以优化系统去除BOD、COD、营养元素和其它污染物的性能，还可以作为一种美学景观，最大限度地将污水处理和生态保护结合起来[1]。不过由于人工湿地技术应用时间较短，在进行工程化时也存在认识上的缺陷，还需要对其处理工艺进行不断改进和系统优化，以克服人工湿地工程运行中涉及的各种生态学问题。本文以在我国应用较为广泛的潜流式人工湿地为例，对其设计进行分析介绍。1．潜流式人工湿地设计的水力学基础2．1蒸发蒸腾量的确定潜流式人工湿地由于水面位于地面以下，其蒸发蒸腾量（ET）与表流湿地相比大大降低，水蒸汽首先要通过水面上方的填料层，然后经

6、由植物吸收再散入大气中。而传热方式则是通过上方的填料层，然后传到水面以下。在冬季，由于植物的枯死和上层保温覆盖物或冰雪覆盖的作用，ET量基本为0。对潜流式人工湿地蒸发蒸腾量的计算可以借助于“蒸发皿法”[2]，利用水均衡估算人工湿地床体的ET值（mm/d），以下是两种不同植物床体的ET估算公式：香蒲－砾石床湿地：ET（mm/d）=1.128EP+0.072（1）（R2＝0.72，12℃

7、皿蒸发量；R2为回归值；Tair为室外温度。2．2湿地中的水流运动及水力传导率描述水流运动最简单的方程为流速正比于水面坡度的情形：u=—kdH/dx（3）此方程是达西定律的一维形式，主要适用于层流运动。在填料层中，水流的运动形式则处于层流和紊流之间，当流速超过层流范围，有效水力传导率将取决于流速。水力传导率和紊流系数取决于填料的特征，如平均粒径、颗粒级配、颗粒形状、填料空隙度、颗粒堆放方式等，但在实际情况中，非球形颗粒填料应用更普遍。有研究得出，不规则形状填料的水力传导率比相同大小的球形填料小1/3。填料颗粒越小，越易于充填到大

8、颗粒空隙中，而且表面积大，越容易造成对水流的阻挡，减小水力传导率。颗粒的堆放方式对孔隙度的影响也较大，例如球形颗粒不同的堆积方式其空隙度变化范围为26％～48％，进而影响到水力传导率。而在实际湿地中的填料填充是无规则的，因此空隙度很难被准确测定[3]。下面的半经