人工湿地污水处理技术设计方案

人工湿地污水处理技术设计方案
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标准类别:水利标准
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人工湿地污水处理技术设计方案

人工湿地污水处理技术是一种模拟自然湿地生态功能的低能耗、生态化污水净化系统。本设计方案以“预处理—复合人工湿地—生态稳定塘”三级处理工艺为核心,适用于村镇生活污水(COD200–400mg/L、NH₄⁺N20–50mg/L、TP2–8mg/L)及轻度受污染地表水的就地净化。系统前端设格栅+调节池+厌氧沉淀池,有效截留悬浮物并削减部分有机负荷;主体采用“垂直流+水平流”串联的复合湿地:垂直流段(基质为碎石/陶粒混合层,种植芦苇、香蒲等耐污挺水植物)强化硝化与有机物降解;水平流段(填充砾石与沸石层,搭配鸢尾、美人蕉等根系发达植物)侧重反硝化脱氮与磷吸附固定。湿地底部设集水盲管与可控出水堰,实现水位精准调控(垂直流间歇进水,水平流连续流),保障溶解氧梯度与微生物协同作用。末端连接生态稳定塘,辅以沉水植物(如苦草)和滤食性鱼类,进一步提升透明度与水质稳定性。设计参数:水力负荷0.1–0.3m³/(m²·d),总停留时间≥5d,面积负荷约8–12人/亩。系统运行无需外加药剂与机械曝气,年运行能耗低于传统工艺的15%,维护简便(定期收割植物、清淤)。经实测,出水COD≤30mg/L、NH₄⁺N≤1.5mg/L、TP≤0.5mg/L,达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB189182002)一级A标准。该方案兼具污水处理、景观营造与生物多样性保育功能,契合生态文明建设与乡村振兴战略需求。(498字)

(5)确保工程的可靠性及有效性,减少日常维护检修工作量,改善工人操作条件。在便于施工、便于安装和便于维修的前提下,使各处理构筑物尽量集中,节约用电。

1.4污水进水水质与水量

根据业主方提供的资料jg/t 160-2017标准下载,确定污水处理装置的设计规模为50m3/d,即约2.150m3/h。

1.4.2污水进水水质

根据给水排水设计手册及相关工程实践经验,一般农村生活污水水质如下:

按业主方要求,新建污水处理装置出水水质执行GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准,主要了水水质指标见下表:

*说明:括号外数值为水温>12℃时的控制指标,括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

进水BOD/ COD=0.44>0.35,污水容易生化处理,且出水需达到一级排放标准,宜选用生化二级污水处理工艺。

几种常用污水二级处理工艺比较

注:×为差;△为一般;○为良好;◎为优良。

由上表可以看出采用人工湿地工艺具有投资少、能耗低、运行费用低、抗冲击负荷能力强、出水水质稳定等优点。结合我们的实际工程经验,本污水处理工艺选用人工湿地工艺。

2.2人工湿地对污染物的去除

2.2.1人工湿地对有机污染物的去除

人工湿地对废水的处理有十分复杂的净化机理,人工湿地运行稳定后,填料表面吸附了许多微生物形成的大量生物膜,植物根系分布于湿地表面,于自然生态系统中通过物理、化学及生物反应三重协同作用净化污水。本工程中的人工湿地采用潜流式人工湿地,优点是不暴露于地面、处理效率高、管理运行简单、地面可以栽花植树、美化环境。

且人工湿地主要有表面流式和潜流式,两种方式均能高效地对污水中的氮、磷的进行去除,在工程中可根据实际情况来选择。

其中人工潜流湿地处理系统是人工筑成的床横槽,床内充填介质支持芦苇类的挺水植物生长。床底设粘土隔水层,并具为一定的坡度。污水从沿床宽度设置布水装置进入,水平流动通过介质,与布满生物膜的介质表面和溶解氧充分的植物根区接触,在这一过程中得到净化。

而表面流人工湿地则是可利用现有的野生池塘加以改造,在池塘中种植生态植物,对污水来进行净化。

①人工湿地对SS的去除

污水中可沉降的SS主要依靠湿地系统中物理沉降作用去除。由于湿地中水的流动极其缓慢,水浅,加上植物茎杆的阻挡作用,ss在进水口几米内能有效地去除。实验表明,所有的固体物在系统最初的20%面积处得到去除。胶体状的SS主要依靠微生物的作用、填料渗滤作用去除。

②人工湿地对有机物的去除

人工湿地对有机物有着较强的降解能力,污水中的不溶有机物通过湿地的沉淀、过滤作用,可以很快地被截留而被微生物利用,而污水中的可溶有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程被分解去除,因此湿地床对有机物的去除作用是物理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的结果。反应过程中主要氧源来自水面复氧和植物向根区的过量氧传导。湿地系统对BOD。的去除可达80%以上。有研究表明,污水在湿地床内流动时,污水COD的降解速率会随着迁移距离的延长,呈现逐渐减慢的趋势,关于这一现象还有待研究。

氮是植物生长不可缺少的一种元素,污水中的无机氮通常包括NH3—N和NO3—N,它们均可以被湿地中植物吸收。合成植物蛋白质,最终通过植物的收割从湿地中得到去除。另外,人工湿地中的填料也可通过一些物理和化学的途径如吸收、吸附、过滤、离子交换等去除一部分污水中的氮但是,湿地系统中氮的去除是主要的还是通过湿地中微生物的硝化和反硝化作用。人工湿地中种植的水生物植物的重要功能之一就是将氧气从上部输送至植物根部,从而在植物根区附近形成一个好氧环境,而随着离根系距离的逐渐增大,湿地中依次出现缺氧、厌氧状态。这样的条件有利于硝化菌和反硝化菌的生长。为硝化反应和反硝化反应的进行提供了条件。

污水中磷的存在形态取决于污水中磷的类型。最常见的有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷酸盐等。人工湿地对磷的却除是通过植物的吸收、微生物的去除作用和填料的吸收过滤等几方面的作用共同完成的。

磷和氮一样,都是植物的必需元素,污水中的无机磷在植物的吸收和同化作用下被合成ATP等有机成分,通过收割而从系统中去除。微生物对磷的去除作用包括微生物对磷的正常吸收和过量积累,湿地中某些细菌种类因从污水中吸收超过其生长所需的磷,而微生物细胞的内含物储存过量积累,可通过对湿地床的定期更换而将其从系统中去除。

2.2.2人工湿地处理污水的特点

概括地讲,人工湿地处理污水主要有如下几个优点:

人工湿地系统的显著特点之一就是其对污染物有较强的降解能力,它对污水中的COD、BOD、SS、N、P都有很好的去除效果。有研究表明,对某些进水浓度较高的废水,人工湿地对BOD5与COD的去除率仍可分别达到90%左右。人工湿地对氮和磷的去除率可分别达到60%和90%以上,而城市二级污水处理厂对氮和磷的去除效率仅有20%—40%。且人工湿地对负荷的变化有着极强的适应力,当污染物的有机负荷和水力负荷在一定范围内波动时,人工湿地都有很好 的适应性。

尽管不同的人工湿地系统因地而异,差异较大,但总体来看,湿地系统的基建和运行费用一般仅为传统二级处理厂的l/10至l/2。对我国己建成或正在兴建的人工湿地系统进行分析,可看出人工湿地的投资远低于常规二级污水处理设施。且由于人工湿地基本上无机电设备,故其能耗极低,维护方便,不需专业的技术人才管理整个系统的运转,因此节约了大批运行费用和人工费用。

人工湿地作为一种“自然”的处理技术,在其具有显著的生态环境效益的同时,也有着较强的观赏性,它可以与大都市风景园林建设相结合,建设集观赏、娱乐和污水处理厂于一体的旅游景点,而且对充分利用和节约淡水资源有着更深层次的意义。目前国内已有这方面的成功应用。

自然条件下的生物处理法不但费用低廉、运用管理简便,而且对难生化降解有机物、氮磷营养物和细菌的去除率略高于常规二级处理,达到部分三级处理的效果,而其基建费用和处理成本只分别为二级处理厂的1/5至l/3和1/20至1/lO。此外,在一定条件下,自然处理法还可获得除害兴利、一举两得的效果。所以,近十多年来,这类古老的废水处理技术又恢复了生机,并在国内外得到迅速发展。

2.3工艺流程图及说明

2.3.1、污水处理工艺流程图

2.3.2、工艺流程图说明

本污水处理工程进水为流经化粪池后的生活污水,经预处理池处理后,通过集水配水井分配至潜流式人工湿地;本污水处理流程充分利用地形,全程采用重力流,不需水泵提升,建成后基本无运行费用,尾水可回用于绿化灌溉,合理节约水资源;出水亦可养殖,可为业主带来十分可观的经济效益。

污水经过格栅除渣后汇入预处理池,经过厌氧兼氧微生物新陈代谢作用,去除绝大部分污染物,预处理池出水自流进入潜流式人工湿地,对污水中的有机污染物作进一步的处理,潜流式人工湿地出水达标排放。

2.3.3预计各主要阶段处理效果:

*注:括号外数值为水温>12℃时的控制指标,括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

污水渣量不大,采用人工格栅除渣,栅渣收集后妥善处置。

·功能:拦截污水中大的漂浮物和大颗粒的悬浮物。

·设计参数:格栅宽度0.5m,栅条间隙5mm。

·结构和数量:新建格栅池1座,采用砖混结构建造。

·尺寸:L×B×H=2m×0.5m×2m

·主要设备:人工格栅1座。

污水经格栅除渣后进入集水池,考虑到用水时段水量变化大,地形自然落差小的因素,设立集水池

·功能:调节水质和水量,用泵提到生化预处理池。

·结构和数量:新建调节池1座,采用砖混结构建造。

·尺寸:L×B×H=3m×4m×2.5m

·主要设备:提升水泵二台。

·功能: 对污水进行预处理,去除部分有机污染物。

·设计参数:HRT=16.8h。

·结构和数量1座,采用砖混结构建造。

·尺寸;L×B×H=3m×5m×3m

·主要设备:生物填料、管材若干。

·功能:进一步去除污水中的污染物。

外墙贴面砖施工工艺标准 面积:200m2。长宽比:(1~5):l;深度:1.Om;坡度:O.5~2%;

基质为砾石均匀级配,粒径约为30~50cm;水力负荷:≥50cm/d。

·结构和数量:1座,原土夯实。

·尺寸:L×B×H=20m×l0m×1.2m

·主要设备:填料、管材若干,水池作防渗处理,湿地植物为香蒲、美人蕉、灯心草等

·功能:暂时贮存系统出水。

·设计参数:可根据实际情况稍微增加人工修饰。

·面积:6m2,可根据实际情况调整;平均深度:1m,根据实际情况调整

·结构和数量:l座检测办公楼外架施工方案,采用砖混结构建造。

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