人工湿地技术.doc

潜流式人工湿地系统计算公式：在知道进水BOD和达到排放要求BOD的前提下用这个公式计算：其中，As为湿地面积（m2） Q为流量（m3/d） Co为进水BOD（mg/L） Ce为出水BOD（mg/L） d为基质床的深度n为基质的孔隙度(孔隙度的范围大概在0.1-0.4) Kt为与温度有关的速率常数，其计算公式为： Kt1.014（1.06）（T20） T为水体的平均温度孔隙度没有一定的常数，要现场测试才能确定。具体嘛，就是在一个已知容量的容器里面填充石头和水，全部满掉以后，再测试这里里面有多少量的水和多少量的石头就可以了。TSS，悬浮物去除计算公式TSSeffTSSinf（0.10580.0011HLR）TSSeff为出水TSS（mg/L）TSSinf为进水TSS（mg/L）HLR为水力符合率（cm/d）HLR，计算公式为：HLRQ/As氮（N）的去除率计算公式ln（TKN/NH4eff）KtHRT或HRTln（TKN/NH4eff）/ KtTKN为进水中的凯氏氮含量（mg/L）NH4eff为出水中氨态氮浓度（mg/L）KNH为0.018540.3922（rz）2.6077rz为植物根系占沙砾床深度的比率（01之间的小数表示）Kt为KNH（1.048）（T20）HRT为水流滞留时间（d）在典型的冬季气候条件下，水温为510时，Kt的取值范围为0.20.25。ln（NO3inf/NO3eff）KtHRT或HRTln（NO3inf/ NO3eff）/KtKt1.15（T-20）NO3inf为进水硝态氮（mg/L）NO3eff为出水硝态氮（mg/L）冬季，水温510时，反硝化作用比硝化作用要敏感。但在 10以上时，硝化作用比反硝化作用强，硝态氮的去除比氨态氮的去除量大。到15以上时，反硝化的速率常数为0.49，而硝化的速率（氨态氮的去除速率）常数为0.31。在进行设计的时候，需得拿到你设计区域的一些具体参数及相关资料，比如，你处理水域的水质检测报告，需要达到排出的水质标准，年均温度状况，水文状况，年降雨量资料，周边居民的生活习俗情况，生活规律调查，国内同类工程的应用状况，他们的处理工艺相关参数等等。没有这些资料，凭空想象是不可能的。所汲取的资料在收集过来后，要进行系统的分析整理，先得提出不符合一般规律的，然后进行比较剔除那些没有参考价值的。说到几类水质，要明确是地表还是地下，是生活污水还是工业污水，是面源还是点源，是河流还是湖泊等等。说到植物的重量，是干重还是鲜种，是尽重还是毛重等等。最好所有的数据，都由设计人员或者设计委托单位亲自获得或提供，否则，道听途说到时候只能是果不其然。人工湿地运行管理其一：湿地系统的堵塞现象已经出现。由于系统的堵塞，系统内的水流方向发生了改变。可以看到，潜流湿地表层因为残体沉积之类的东西附着，而行程了厚厚的一层膜，阻碍了水体的潜流运行，所有水体都由水面流过，缩短了停留时间和处理面积，降低了处理的效果！其二：残体污染等导致了二次污染残体的收割和及时处理，可以有效提高湿地系统的处理效果。然而，实际由于预算费用的缘故，一些湿地根本不存在残体的及时收割，一般都是在其枯萎后，清理残体，而不是清理其绿色植株体，也就导致了，湿地的二次污染以及残体沉积。其三：管理人员的素质有待提高 没有经过专业的培训，也没有专业的业务指导，因此，管理人员不能有效地进行系统管理，在湿地出现问题地时候，不能自行找出解决之法，甚至任之听之。湿地系统地一些问题，大都是因为这个原因导致地！人工湿地防渗人工湿地防渗专用材料HDPE膜很多朋友对人工湿地的防渗表示重视，诚然，人工湿地的防渗是很重要，但是有时候也不是那么一回事。话不多说，上几个照片大家就可以看到了！不是非得用钢筋混凝土做挡墙或者是行道的。我们这样做的，效果不错。防水，这个是防止外渗的，为什么要用土工布呢？因为这块稍微软点，内外水位高，地基软，所以用土工布盖下，不然就是第一张图那样做了。过水墙。看的懂怎么弄的吧？是不是耳目一新呢？因为工程大才这样，小工程，不能这样啊。用土工隔栅包裹一下。这样是为了防止坍塌。看得到那条路嘛？就是这样处理的，中间行道完全泥土的。绿色的是植生袋。可以让它自然长草，效果比较好，那个编织袋达不到这样的效果！我们的专利。人工湿地的行道！这个有点大，刚刚建好。不过我对这种方法还是很感兴趣的，有兴趣的朋友，可以研究一下啊！这条埂子也是土埂，边上就是湿地系统。如何？其实不是非得要钢筋水泥的。人工湿地底部的处理其一是混凝土固化，造价高，主要用于氧化池中。其二是土工膜黄土黏土夯固，主要用于潜流湿地系统中，造价低，但要求严格，技术含量稍微高其三是自然底土层，这就要考察施工或者设计者对土壤的性能研究了。一般地下水位高的地方，为夹泥或者粘性土，比较容易板结，这种就可以不用做处理，但如果遇到底下沙性强，那么就必须处理了。平行流与垂直流上图是平行流，水流由进唯一的进水口（可能是多个并行的进水口）进入湿地系统。进入系统的水，横向，纵向或者斜向流动，但多数还是横向流动，然后由积水管道收集，排出湿地系统。注意的是，平行流的进水，如果在上、中部，称为上行流，如果在底部和下部，称为下行流。下行流还有上渗的特点，因此，处理效果较好，比较充分。上渗后的水体由表面流出，如果控制不好，会造成漫流，而且非常容易造成漫流。平行流采用的是上进下出和下进上出的布水形式。只做了一个上行的，没有做下行的。不过是箭头向上而已。下图是垂直流。水流又湿地的地表管道均匀布水下来，然后通过管道收集，排出系统。这种形式，目前用得比较少。这种形式，只能用在末端，因为它主要利用的是沙石的过滤作用，所以，可以看出，上下图的砂砾大小是有区别的。如果垂直流的沙石填料过大，那么它的孔隙就大了，就起不了多少作用。所以，对于污染物较多的工程，它都是用在末端工艺里面的。人工湿地种植植物1人工湿地污水处理系统植物的选用原则1.1 植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能；管理简单、方便是人工湿地生态污水处理工程的主要特点之一。若能筛选出净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,将会减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多麻烦。一般应选用当地或本地区天然湿地中存在的植物。1.2 植物具有很强的生命力和旺盛的生长势； 抗冻、抗热能力由于污水处理系统是全年连续运行的,故要求水生植物即使在恶劣的环境下也能基本正常生长,而那些对自然条件适应性较差或不能适应的植物都将直接影响净化效果。抗病虫害能力污水生态处理系统中的植物易滋生病虫害,抗病虫害能力直接关系到植物自身的生长与生存,也直接影响其在处理系统中的净化效果。对周围环境的适应能力由于人工湿地中的植物根系要长期浸泡在水中和接触浓度较高且变化较大的污染物,因此所选用的水生植物除了耐污能力要强外,对当地的气候条件、土壤条件和周围的动植物环境都要有很好的适应能力。1.3 所引种的植物必须具有较强的耐污染能力；水生植物对污水中的BOD5CODTNTP主要是靠附着生长在根区表面及附近的微生物去除的,因此应选择根系比较发达，对污水承受能力强的水生植物。1.4 植物的年生长期长，最好是冬季半枯萎或常绿植物；人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。1.5 所选择的植物将不对当地的生态环境构成隐患或威胁，具有生态安全性；1.6具有一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。若所处理的污水不含有毒、有害成分,其综合利用可从以下几个方面考虑:作饲料,一般选择粗蛋白的含量20%(干重)的水生植物；作肥料,应考虑植物体含肥料有效成分较高,易分解；生产沼气,应考虑发酵、产气植物的碳氮比,一般选用植物体的碳氮比为2530.5/1；工业或手工业原料，如芦苇可以用来造纸，水葱、灯心草、香蒲、莞草等都是编制草席的原料。由于城镇污水的处理系统一般都靠近城郊,同时面积较大,故美化景观也是必须考虑的。然而在实际工作中，很多人工湿地的工艺设计者和建设者考虑得最多的是植物的独有性和观赏价值等表在因素，没有考虑到栽种该植物后的植株生长效果、湿地的运行效果、生长表现以及对生态的安全性等，导致人工湿地在运行一段时间后功能骤降或运行费用剧增，最后导致系统瘫费或闲置。2人工湿地植物特性的研究及植物配置分析21根据植物类型分析211漂浮植物漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。根据对这些植物的植物学特性进行分析，发现它们具有以下几个特点：生命力强，对环境适应性好，根系发达；生物量大，生长迅速；具有季节性休眠现象，如冬季休眠或死亡的水葫芦、大薸、水蕹菜，夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。生长的旺盛季节主要集中在每年的3-10月或9月-次年5月；生育周期短，主要以营养生长为主，对N的需求量最高。由于漂浮植物具有上述的植物学特性，因此，在进行人工湿地植物配置的时候我们必须充分考虑它们各自的优点：由于这类植物的环境适应能力强，因此在进行植物配置时应当作地方优势品种予以优先考虑；人工湿地系统中，水体中养分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，生物量大、根系发达、年生育周期多和吸收能力好的植物成为我们选择的目标；利用植物季节性休眠特性，我们可以给予正确的植物搭配，如冬季低温时配置水芹菜而夏季高温时则配置水葫芦、大薸等适宜高温生长的植物，以避免因植物品种选择搭配单一而出现季节性的功能失调现象；由于这类植物以营养生长为主，对N的吸收利用率要高，因此，在进行植物配置时应重视其对N的吸收利用效果，可作为N去除的优势植物而加以利用，从而提高系统对N的去除效果。212根茎、球茎及种子植物这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角、薏米、芡实等。它们或具有发达的地下根茎或块根，或能产生大量的种子果实，多为季节性休眠植物类型，一般是冬季枯萎春季萌发，生长季节主要集中在4-9月。根茎、球茎、种子类植物具有以下特点：耐淤能力较好，适宜生长在淤土层深厚肥沃的地方，生长离不开土壤；适宜生长环境的水深一般为40-100CM左右；具有发达的地下块根或块茎，其根茎的形成对P元素的需求较多，因此，对P的吸收量较大；种子果实类植物，其种子和果实的形成需要大量的P和K元素。（3）由于这类植物具有以下特点，因此在进行人工湿地植物应用配置时应予以充分考虑：基于这些植物的特性，其应用一般为表面流人工湿地系统和湿地的稳定系统；利用这些植物的生长（主要是块根、球茎和果实的生长）需要大量的P、K元素的特性，将其作为P去除的优势植物应用，以提高系统对P的去除效果。213挺水草本植物类型这类植物包括芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等，为人工湿地系统主要的植物选配品种。这些植物的共同特性在于：适应能力强，或为本土优势品种；根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对N和P、K的吸收都比较丰富；能于无土环境生长。根据这类植物的生长特性，它们可以搭配种植于潜流式人工湿地，也可以种植于表流式人工湿地系统中。根据植物的根系分布深浅及分布范围，可以将这类植物分成四种生长类型，即深根丛生型、深根散生型、浅根丛生型和浅根散生型。（1）、深根丛生型的植物，其根系的分布深度一般在30CM以上，分布较深而分布面积不广。植株的地上部分丛生，如皇竹草、芦竹、旱伞竹、野茭草、薏米、纸莎草等。由于这类植物的根系入土深度较大，根系接触面广，配置栽种于潜流式人工湿地中更能显示出它们的处理净化性能。（2）、深根散生型植物根系一般分布于20-30CM之间，植株分散，这类植物有香蒲、菖蒲、水葱、藨草、水莎草、野山姜等，这类植物的根系入土深度也较深，因此适宜配置栽种于潜流式人工湿地。（3）、浅根散生型的一些植物如美人蕉、芦苇、荸荠、慈姑、莲藕等，其根系分布一般都在5-20CM之间。由于这些植物的根系分布浅，而且一般原生于土壤环境，因此适宜配置于表流式人工湿地中。（4）、浅根丛生型的植物如灯心草、芋头等丛生型植物，由于根系分布浅，且一般原生于土壤环境，因此仅适宜配置于表面流人工湿地系统中。214沉水植物类型沉水植物一般原生于水质清洁的环境，其生长对水质要求比较高，因此，沉水植物只能用作人工湿地系统中最后的强化稳定植物加以应用，以提高出水水质。215其它类型的植物一些如水生景观植物之类的，由于长时间的人工选择，使其对污染环境的适应能力比较弱，因此也只能作为最后的强化稳定植物或湿地系统的景观植物而应用。22根据植物原生环境分析根据植物的原生环境分析，原生于实土环境的一些植物如美人蕉、芦苇、灯心草、旱伞竹、皇竹草、芦竹、薏米等，其根系生长有一定的向土性，配置于表面流湿地系统中，生长会更旺盛。但由于它们的根系大都垂直向下生长，因此，净化处理的效果不及应用于潜流式湿地中；对于一些原生于沼泽、腐殖层、草炭湿地、湖泊水面的植物如水葱、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生长已经适应了无土环境，因此更适宜配置于潜流式人工湿地；而对于一些块根块茎类的水生植物如荷花、睡莲、慈姑、芋头等则只能配置于表面流湿地中。23根据植物对养分的需求类型分析根据植物对养分的需求情况分析，由于潜流式人工湿地湿地系统填料之间的空隙大，植物根系与水体养分接触的面积要较表流式人工湿地湿地广，因此对于营养生长旺盛、植株生长迅速、植株生物量大、一年有数个萌发高峰的植物如香蒲、水葱、苔草、水莎草等植物适宜栽种于潜流湿地；而对于营养生长与生殖生长并存，生长相对缓慢，一年只有一个萌发高峰期的一些植物如芦苇、茭草、薏米等则配置于表面流湿地系统。24根据植物对污水的适应能力分析不同植物对污水的适应能力不同。一般高浓度污水主要集中在湿地工艺的前端部分。因此，在人工湿地建设时，前端工艺部分如强氧化塘、潜流湿地等工艺一般选择耐污染能力强的植物品种。末端工艺如稳定塘、景观塘等处理段中，由于污水浓度降低，因此可以更多考虑植物的景观效果。3小结一个人工湿地系统的建立，植物的选择和配置是很重要的考虑因素。在系统建立和植物栽种配置时要将系统的主要功能与植物的植物学特性充分结合起来考虑。只有这样，才能充分发挥不同植物各自的优势，达到更好的处理净化效果。湿地植物的栽种配置要根据具体的应用环境和系统工艺来确定，对于一些应用工艺范围较广的植物类型，要充分考虑其在该工艺中的优势，能使其充分发挥自己的长处而居于主导地位。为达到全面的处理和利用效果，应进行有机的搭配，如深根系植物与浅根系植物搭配，丛生型植物与散生型植物搭配，吸收N多的植物与吸收P多的植物搭配，以及常绿植物与季节性植物的季相搭配等。在进行综合处理的一些工艺或工艺段中，切忌配置单一品种，以避免出现季节性的功能下降或功能单一。作为湿地公园规划建设的人工湿地还要考虑景观搭配。美人蕉根系深度范围在40cm左右，芦苇根系深度在30cm左右，吕蒲（菖蒲？香蒲？），菖蒲根系分布20cm左右，香蒲根系深度40cm左右。美人蕉丛生性，适宜密植，适宜集中分布，芦苇散生性，适宜稀植，适宜遍植，菖蒲基本上同美人蕉，而香蒲同芦苇。湿地系统中植物配置规律与去除效率的影响没有人做过研究，你倒是可以做做看，我在施工的时候也思考过这个问题。我个人以为，湿地植物配置，其深根性与浅根性相结合配置为宜。植物的栽植株行距一般采用1216丛/m2，每丛23株。具体，你自己根据现场进行确定吧！其实人工湿地系统中的木本植物应用还是不算多的，其原因主要有以下几个：1、植物的生长相对缓慢，生物量不大。2、木本植物的根系对污水的适应能力相对较差。3、木本植物根系的呼吸作用比其它类型的要旺盛，而水体中氧气含量相对较少。萍蓬草，原产北半球寒温带，我国东北、华北、华南等地均有分布，日本、俄罗斯、欧洲等地也有分布。萍蓬草为乡土植物品种，耐污染能力强，尤其适宜于淤泥深厚肥沃的环境中生长，因此，在湖泊环境生态恢复工程中，可作为先锋植物品种进行配置和应用。萍蓬草的根系发达，对污水的适应能力较好，人工湿地建设时，可将其应用于湿地系统末端的强化处理工艺中，以可提高净化效果。