湿地方案设计

第二章处理工艺选择

2.1处理水量与水质

2.1.1水量

宋岗村总共设置1304个分散式污水处理系统，每户处理水量0.80m3/d。2.1.2污水来源及水质

农村生活污水主要为洗浴、冲厕、洗衣服等用水，主要污染物为COD、BOD、氨氮等。参考同类比其他污水水质，确定污水水质如下：

注：治理后排放污水排放符合《农田灌溉水质标准》GB 5084-92。

2.2治理工艺路线选择

2.2.1污水治理工艺选择

近年来，各种水处理技术在实际应用中取得了很大的进展，特别是作为二级处理的活性污泥法以其工艺相对成熟、运行稳定、处理效果好等优点而成为城市污水处理的主流工艺，但传统的活性污泥法不仅基建投资大，运行费用高，且主要是以去除碳源污染物为目的，对氮、磷等营养物质的去除则微乎其微，经处理后的出水排入水体后仍将引起“富营养化”等环境问题。三级处理虽可解决上述问题，但因投资和运行费用昂贵而难以大面积推广。同时事实也说明，单纯依靠传统的人工处理方法在我国当前的情况下尚难以从根本上解决水污染问题，只能延缓其发展趋势。

70 年代以来，人工湿地处理技术的提出和发展，为综合解决上述问题提供了一种新的选择。针对新农村建设的方针，农村污水处理也提到议程，根据农村的特点，人工湿地系统在农村污水治理应用方面更突出其优越性，主要表现为：具有高效、高适应、高承受力以及低投入、低运行费、低维护费等优势。

2.2.2人工湿地类型

人工湿地根据污水在人工湿地中的流动方式可以把人工湿地划分为自由表面流人工湿地和潜流人工湿地。

(一) 自由表面流人工湿地

水面位于湿地基质层以上，水深一般为0.3~0.5m，水流呈推流式前进，污水从入口以一定速度缓慢流经湿地表面，部分污水或蒸发或渗入地下，出水由溢流堰流出。近水面部分为好氧层，较深部分及底部通常为厌氧层。在此种类型的湿地中，主要种植挺水植物，如芦苇、香蒲、水葱、灯心草等。种植挺水植物的自由表面流人工湿地（FWS型）可应用于二级处理和三级处理。也可用于处理矿山废水，城市和农田径流，工业废水等。

FWS型湿地优点有：投资少，运行费用低，维护简单，效果比自然湿地好。

FWS型湿地缺点有：水力负荷一般较低，达到同等处理效果的条件下，其占地面积要比潜流大的多，并且易受季节影响（冬季会结冰，夏季有恶臭，蚊蝇滋生），去污能力有限。

(二)潜流人工湿地

根据污水在湿地中流动的方向不同可将潜流型湿地系统分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地2种类型。不同类型的湿地对污染物的去除效果不同，具有各自优缺点。

1）水平潜流湿地系统水平潜流人工湿地因污水从一端水平流过填料床而得名。由一个或几个填料床组成，床体充填基质。与自由表面流相比，水平潜流人工湿地的水力负荷和污染负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，且很少有恶臭和滋生蚊蝇现象，是目前国际上较多研究和应用的一种湿地。其缺点有：控制相对复杂，脱氮、除磷的效果不如垂直流人工湿地。

2）垂直潜流湿地系统垂直潜流人工湿地总污水从湿地表面纵向流向填料床的底部，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。该系统的硝化能力高于水平潜流湿地。但也有一定的局限性。其缺点是落干/淹水时间较长，控制相对复杂。

潜流人工湿地主要由3部分组成：基质、植物、布水系统。目前人工湿地系统可用的基质主要有土壤、碎石、砾石、煤块、细砂、粗砂、煤渣、多孔介质、

硅灰石和工业废物中的一种或几种组合的混合物。基质一方面为植物和微生物生长提供介质。另一方面通过沉积、过滤和吸附等作用直接去除污染物。潜流人工湿地中使用的植物主要有香蒲、芦苇、灯心草等。这些植物可增加湿地基质的遇水性，此外还能与周围环境的原生动物、微生物等形成各种小环境，将氧气输至根区，形成特殊的根基微生物环境，这一微生物环境具有很强的净化废水能力。在美国，大约40%的潜流型湿地只种植香蒲一种植物，欧洲国家则多数种植芦苇，也有一些系统种植了多种组合植物。布水系统主要是将进水按一定方式均匀分布在处理系统中，并且保证不发生短流和堵塞。在潜流人工湿地处理系统中多采用穿孔布水系统。

潜流型人工湿地同时还能够对有机污染物有较强的降解能力。污水中的不溶有机物通过湿地的沉积、过滤作用。可以很快的被截留而被微生物利用。污水中的可溶性有机物则可通过植物根系微生物膜的吸附、吸收及生物代谢过程分解去除。

该技术已经在英国、美国、新西兰、法国、澳大利亚、巴西、荷兰等许多国家得到应用推广，一些发展中国家也开始使用该技术解决国内的污水处理问题。与此同时应用范围不断扩大，除了用于处理城市污水外，还应用于工业废水、农业面源污染、垃圾渗滤液暴雨径流等多种废水的处理，表现出良好的净化效果。

2.2.3推荐方案确定

考虑到造甲乡宋岗村人工湿地工程的出水水质要求，采用潜流人工湿地比较经济适用。潜流与自由表面流人工湿地两种组合方案优缺点比较见下表：

内容自由表面流人工湿地潜流人工湿地

优点①技术先进，符合清洁生产原则；

②设备构筑物简单；造价低、运行

成本低、经济节能；操作、管理、

维护简单③能绿化、美化环境，具

有景观效果和生态效益

①技术先进、可靠，符合清洁生产

原则；②设备构筑物简单，造价低、

运行成本低，经济节能；操作、管

理、维护简单；③有较稳定的去污

染物的功效，达到设计标准④能绿

化美化环境，具有景观效果和生态

效益⑤可根据需要灵活分散布置；

⑥对水质水量适应性强⑦同类型

工艺占地面积小。

缺点占地面积大；针对进出水水质，难以达到排放要求。落干/淹水时间较长，控制相对复杂。

通过比较，选用潜流人工湿地作为本污水处理方案，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，且很少有恶臭和滋生蚊蝇现象。

2.2.4人工湿地工程工艺流程的确定

考虑到本工程出水水质标准较高，经过人工湿地处理很难保证出水达到《农田灌溉水质标准》GB 5084-92标准，为使出水达标，必须保证良好的硝化、反硝化效果，为此在人工湿地组合工艺前面增加预处理过程，促进硝化，根据研究结果与实际工程经验，提出利用生物滤池作为预处理手段，利用细菌和藻类的共同作用进一步降解水中的污染物。

生物滤池法是在砂滤池基础上发展起来的一种生物处理法。该方法是利用滤料表面形成一层生物膜来净化水质。在滤池内，废水由于重力作用自上而下的连续流经滤料，使被吸附和吸收的物质在氧气的作用下进行氧化分解。同时，微生物以有机物的营养进行自身繁殖。一部分附着力差的微生物在废水的冲刷下会不断脱落，随水流流出滤池，此时新的微生物不断生长，随着水膜和流动水膜之间的混合稀释，氧的扩散和吸收，微生物新陈代谢，有机物分解等过程。整个过程是一个复杂的物理化学和生物化学的综合过程。

各户污水经化粪池出水由管道进入生物滤池，利用滤料表面形成的一层生物膜净化水质，此种情况下，自养菌的硝化菌占有优势，氨氮去除率能达到80%以上，该生物滤池出水进入人工湿地采用配水管均匀分配到每湿地床中，在湿地床中，水中的剩余污染物质经过吸附、微生物降解、吸收等多种途径去除。从潜流出水水质基本可以达到设计要求。在人工湿地上种植芦苇、香蒲等挺水植物，使整个湿地的物种呈现多元化特征，提升湿地的自然价值和人文价值。各户污水经人工湿地出水汇集到氧化塘。

综合考虑后，推荐采用如下污水处理工艺流程

利用生物滤池作为预处理手段充分硝化，减轻后续负担，出水流入到潜流湿地中，进入人工湿地采用配水管均匀分配到每湿地床中，在湿地床中，水中的剩余污染物质经过吸附、微生物降解、吸收等多种途径去除。从潜流出水水质基本达到设计要求，各户经人工湿地出水汇集到氧化塘，经氧化塘后可农用或排放河道。

2.2.4所选用工艺的特点

1)工艺完善、技术成熟、功能稳定可靠，具有一定的耐冲击负荷。

2)预处理采用生物滤池，增强硝化能力，提高氨氮的去除率；后续潜流人

工湿地和氧化塘起巩固，强化作用；

3)考虑污水成分复杂等特点，在工艺设计上采用了低负荷，长水力停留时

间，有利于进一步提高污染物的去除，且具有一定抗水力、有机负荷能

力。

4)在生态段通过基质吸附、植物吸收、微生物利用等综合作用，脱氮除磷，

且整体工艺采用低负荷、长水力停留时间的运行方式，更有利于难降解

污染物的去除。

2.2.6 工段说明

化粪池：化粪池采用砖混结构，外表涂上防水砂浆，主要用于废水的预处理，降低污染负荷。

生物滤池：采用砼构造，外表涂上防水砂浆。主要功能是利用其中的生物填料增加表面积，促进生物菌的附着，通过微生物的代谢特性分解有机物。污水在此停留一定时间，以利于污水中的有机物得到充分降解。

人工湿地：采用砼构造，外表涂上防水砂浆。人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。是人工湿地法处理污水的核心部分。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，从而通过硝化、反硝化作用将污染物除去，实现达标排放。

出水池：通过分布在人工湿地末端的管道集水并自留入出水池，出水池中的水经过沉淀后排入下水管道，通过对集水池的采样化验，最终可以判断人工湿地系统的运行情况。

氧化塘：分散式人工湿地污水处理系统经污水汇集进入氧化塘，氧化塘通过自净作用，有效的进一步净化废水。

第四章各主要处理设施简介

4.1化粪池

三格池：用砖砌水泥粉壁面或水泥现浇，预制均可，以"目"字形为主要类型，若受地形限制，"品"字形、"丁"个型摆也可。容积达到贮粪2个月为宜。三格池有效深度应不少于1cm ，1至3格容积比例一般为2：1：3。

出水至生物滤池，污水经配水管进入生物滤池填料床。

类型砖混结构

化粪池1号化粪池

4.2 生物滤池

滤池内液体流态，一般被认为是带有弥散性的推流式。由于这种流态和微生物的附着生长，沿着滤床不同深度上生存着不同种类的微生物。这一特性对滤床运行有很大影响。滤床上部通常碳氧化和氮硝化同时发生，异氧菌为优势菌，大部分含碳有机物在滤床的上部被去除。而水流在滤床下部时，含碳有机物大部分被去除，COD下降到20mg/L以下，限制了异氧菌的生长，此时水中氨氮含量相对较高，硝化菌成为优势菌，并在生物膜内稳定生长，完成对硝氮的氧化。这是生物滤池的一般流态分布，考虑该项目滤池进水为化粪池出水，易降解有机物已去除，减少了填料堵塞的可能性，并可将该滤池主要作用为硝化。

工艺单体参数：

类型砖混结构

功能：硝化，去除氨氮；

流量：0.80m3/d；

尺寸：L×B×H=2×1.5×1.2(H)mm

有效容积： 3.0m3；

容积负荷：0.205 kg BOD/(m3·d)

填料深度：0.6 m；

填料类型：60o横流（XF）填料；

填料模数：0.60m3；模数5个

滤池个数：1个。

4.3潜流人工湿地

潜流人工湿地，它由土壤、植物（如芦苇、香蒲、水葱等）组成，床底有隔水层，纵向置坡度。进水端沿床宽构筑有布水沟，内置砾石。废水从布水沟投入床内，沿介质下部潜流呈水平渗滤前进，从另一端出水沟流出。在出水端砾石层底部设置多孔集水管，与能调节床内水位的出水管连接，以控制、调节床内水位。

工艺单体详细设计

设计流量0.8m3/d；

类型砖混结构

功能利用微生物和植物去除水中的污染物质

湿地尺寸L×B×H=3×1.5×1.2(H)mm

湿地面积 4.5m2

土壤层厚度10 cm

中层小鹅卵厚度200mm

小鹅卵石粒径10~20 mm

下层大鹅卵石200 mm

大鹅卵石粒径40~50 mm

防渗层厚度30 cm

床体底部坡度0.2%

孔隙率0.5

停留时间4d

滤床深度0.7 m

植物种植密度3株/m2

4.4出水池

通过分布在人工湿地末端的管道集水并自留入出水池，出水池中的水经过沉淀后排入下水管道，通过对集水池的采样化验，最终可以判断人工湿地系统的运行情况。

具体设计如下：

类型砖混结构

尺寸L×B×H=1.5×1×1.2(H)mm

面积 1.5m2

水深 1.0 m

体积 1.5m3

水力停留时间 2.0d

4.5氧化塘（建议新建）

湿地出水汇集进入氧化塘。氧化塘是一种半人工的生态系统，其净化废水的原理与自然水域的净化机理十分相似。废水在氧化塘内停留过程中，污染物经过稀释沉淀、好氧微生物的氧化作用，或厌氧微生物的分解作用而去除或稳定化。具体设计如下：

类型石砌结构

尺寸L×B×H=26×20×2.5(H)mm 塘面积520m2

水深 2.0m

体积1040m3

水力停留时间1d

1304户湿地处理系统主要构筑物一览表附表一

1304户湿地处理系统主要设备一览表附表二

第五章劳动定员

5．1．技术管理措施

(1)．对进出水质和水量进行数据整理分析，建立技术档案，根据水质、水量的变化及时调整运行工况。

(2)．根据实际运行情况及时调整工艺参数，为出水达标、节省能耗提供保证。

5．2．劳动定员

本湿地污水处理系统为无动力运行，采用重力自流形式。为此不必派专人看管。各家各户定期巡视。

第六章投资报价

6.1估算编制说明

1、工程规模及总投资额

本工程建设设计规模为日处理污水0.80吨，造甲乡宋岗村共1304户分散、汇流集中处理模式，处理后废水排放满足《农田灌溉水质标准》GB 5084-92，工程总投资为413.50万元。

2、编制依据和计算原则

A．《给水排水工程概预算与经济评价手册》，国家城市给排水工程技术研究中心。B．土建工程

①各建（构）筑物均按天然地基考虑，没有计算地基特殊处理费。

②根据近期环保建筑工程造价类比计算。

C．设备及安装工程

①主要设备均按现行出厂或询价计算。

②配管、安装费按近期环境工程造价概算指标计算。

D.其他费用：本项目为新建工程，建设期内发生的其他各项费用均未计算在内。

6.2估算范围

本方案投资范围从污水处理系统进水开始至出水。工程投资由工程直接费，工程设计，管理、调试费部分组成。工程直接费包括：污水处理系统范围内的各单项土建工程费用；各处理单元设备的采购、制作与安装费用；各种管道（线）材料和安装费用。

6.3估算范围

1304户污水处理系统主要构筑物投资一览表

附表一单位：万元

1304户污水处理系统主要设备投资一览表

附表二单位：万元

土建 + 设备 =364.10+28.00=392.10万元

表三其他费用一览表单位：万元

工程部分总造价为: 392.10+21.40=413.50万元