人工湿地系统设计
装配式建筑施工的人工湿地处理系统设计与建设
装配式建筑施工的人工湿地处理系统设计与建设人工湿地是一种利用天然植物、微生物和土壤来处理废水的工程技术。
在装配式建筑施工中，人工湿地处理系统被广泛应用于雨水处理、生活污水处理、景观水体净化等方面。
本文将重点讨论装配式建筑施工中人工湿地处理系统的设计与建设。
一、人工湿地的原理人工湿地利用植物和根系吸收废水中的营养物质，并借助微生物降解有机污染物，从而达到净化和消除废水中有害成分的目的。
其主要原理包括：吸附作用、根际区域降解和沉积作用。
1. 吸附作用：植物根系及其周围土壤可以吸附废水中一些有害成分，例如重金属离子等。
2. 根际区域降解：植物根部排出的氧气可以提供给周围土壤中的细菌进行呼吸代谢，从而促进有机污染物的分解。
3. 沉积作用：人工湿地中的水流速度较慢，能够使悬浮物质沉淀下来，从而减少废水中的浊度和悬浮物含量。
二、装配式建筑施工中人工湿地处理系统的设计装配式建筑施工中的人工湿地处理系统设计需要考虑多个因素，包括废水特性、系统规模、植物选择等。
下面将从这几个方面进行详细阐述。
1. 废水特性：在设计人工湿地处理系统时，需要充分了解废水来源及其特性。
包括废水的污染物种类、浓度、pH值等。
有些废水可能含有高浓度或有毒有害的物质，需要采取适当措施进行预处理。
2. 系统规模：根据建筑施工项目对废水处理的需求，确定人工湿地处理系统的规模。
通常来说，可以根据每日产生的排放量来估算所需人工湿地面积，然后结合具体场地条件进行调整。
3. 植物选择：在人工湿地设计过程中，需要选择适应当地气候环境以及能够耐受底泥富营养化和涝水的植物。
常见的选择包括芦苇、菖蒲等。
4. 水力条件：合理设计人工湿地系统的水力条件，包括进水方式、流速、停留时间等。
这些参数对于废水的处理效果至关重要。
5. 附属设施：除了湿地本身，人工湿地处理系统还需要考虑一些附属设施的设计，如进水管道、出水管道、排污系统等。
三、装配式建筑施工中人工湿地处理系统的建设过程人工湿地处理系统建设是一个复杂而细致的工程过程，涉及到前期准备、装配与组合、调试等环节。
人工湿地介绍与设计
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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。
产生污水量
157 L/人/天
宽度 80 m
等价污染量
2930 人
深度 0.55m
水力停留时间
3.3天
建议各建一个100m x 40m的湿地系统
流入浓度估算 (mg/L)
COD BOD1 TSS FColi1 TN1
面积 倾斜度 NH4+ NO3-
0.8 ha < 0.005% Org N1
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44
45
4.CW系统的填料及其构成
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5、CW系统的植物
水上植物、水底植物、浮游植物、大型挺水植物(芦苇）
47
5、CW系统的植物
灯芯草 鸢尾 香蒲 黑三菱
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单户家庭的湿地系统设计
设计流量
表面流湿地k-C*（模型）
0.785 m3/d
长度 7.5 m
产生污水量157 L/人来自天根系发达，茎叶茂密 抗病虫害能力强 有一定的经济价值
北美人工湿地常用的 植物有芦苇、香蒲、灯 心草、水葱、竹等
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在湿地植物根系表面生长的生物膜
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人工湿地工艺进水布置方式 人工湿地系统组合方式
2
进 水 布 置 及 组 合 方 式
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技术要求
随着环境保护的迅速发展，人们对湿地 功能也有了广泛的认识。湿地作为"地球 之肾"，担负着对地球自然水体的净化和 处理功能。由于城市中天然湿地的逐渐 减少和消亡，因此人工湿地以其独到的 优越性受到了越来越多的关注和发展。
人工湿地设计方案
人工湿地设计方案1 处理工艺1.1 处理工艺流程框图1.2 本方案水处理工艺流程说明本方案预设污水氨氮含量较高，脱氮处理中反硝化作用阶段前充分的硝化作用是非常必要的，因此在人工湿地前端设置好氧生物塘，增强氮素的转化率。
为提高组合工艺整体的脱氮效率，考虑将垂直流人工湿地放在组合工艺前端，有利于提高湿地系统的输氧能力，从而提高硝化作用的脱氮效率。
好氧生物塘的出水先后进入垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地组合成的复合潜流人工湿地系统，这样利用植物吸收、微生物降解、填料过滤吸附等作用去除污水中的污染物，最后达标排放。
相对于其他处理技术，人工湿地具有投资省、效率高、维护简单等优点，对于农村生活污水、农业面源污染，是一种较好的处理技术。
1.3 方案各处理单元功能描述（1）好氧生物塘用于去除原污水中悬浮物及大颗粒杂物，可以防止垂直流人工湿地的堵塞，保护后续人工湿地的运行稳定。
利用太阳能曝气增氧，提高水中的溶解氧，促进氨氮的氧化作用，进而充分的硝化作用，使脱氮处理中反硝化作用阶段可以充分反应，提高了脱氮效率，减轻后续人工湿地的治理负荷。
（2）人工湿地人工湿地综合了物理、化学和生物的三种作用对污水进行进一步的处理。
系统成熟后，特种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。
污水流经生物膜时，残余的SS被填料和植物根系有机截留，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。
同时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呈现出好氧、厌氧和缺氧状态，保证了废水中氮、磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从废水中去除。
老化的微生物作为肥料被植物吸收。
人工湿地可按污水在湿地床中流动的方式不同而分为两种类型：表面流人工湿地（SFW）和潜流型人工湿地（SSFW）。
潜流型人工湿地又包括水平潜流人工湿地（SFS）和垂直潜流人工湿地（VCW）。
人工湿地工程方案
人工湿地工程方案1.引言人工湿地工程是通过人为配置和管理的湿地系统，旨在模拟自然湿地生态系统的功能，达到水质净化、生物多样性保护和生态系统恢复的目的。
湿地是地球上最丰富的生态系统之一，它们对水质净化、生物多样性保护和气候调节等具有重要作用。
然而，由于人类活动的影响，自然湿地面临着严重的破坏和退化。
因此，人工湿地工程的开展具有重要的意义。
本文将以某城市区域污水处理工程为例，详细介绍人工湿地工程的相关方案。
2.项目背景某城市位于南方地区，是一个人口稠密的大型城市。
随着城市化进程的加快和工业化程度的不断提高，污水处理成为城市环境管理的重要课题。
为了解决城市污水处理的问题，相关部门已经规划建设了一座新的污水处理厂，并计划利用人工湿地工程对污水进行进一步处理，以提高处理效果和保护周边生态环境。
3.目标和意义本人工湿地工程的目标是通过模拟自然湿地生态系统的功能，对城市污水进行二次处理，达到以下目的：（1）提高污水处理效果，保证排放水质符合相关标准。
（2）保护周边的生态环境，增加局部的生物多样性。
（3）降低污水处理成本，提高处理效率。
（4）实现“净水工程”，改善城市水质，提高居民生活环境。
4.工程规划（1）选址人工湿地工程选址在污水处理厂出水口下游适当距离内，确保污水稳定流入湿地系统。
（2）湿地系统设计湿地系统包括前池、植物区和后池。
前池主要用于初步净化水质，植物区用于植物生长和吸收富营养物质，后池则是最后的水质净化区域。
（3）设施建设在湿地系统中，需要建设生化池、植物滤池、固体拦截池等设施，确保污水能够有效流经各个部分，并达到预期的处理效果。
（4）植被配置根据植物的生长习性和吸收能力，对植物区进行合理的规划和配置，以达到最佳的净化效果。
（5）水流控制对湿地系统内的水流进行合理的调控，确保水体能够充分接触植物和微生物，从而提高污水的净化效果。
5.工程实施（1）土地准备对选址的土地进行平整和改良，确保湿地系统的土壤质量符合工程要求。
人工湿地的设计与计算
人工湿地的设计与计算人工湿地是利用湿地生态系统的自净作用，通过人工方式模拟湿地生物和非生物因素，净化和改善水体质量的一种生态工程技术。
其设计和计算需要考虑多个方面，包括湿地类型选择、湿地规划设计、主要构筑物选取、水流计算等。
1.湿地类型选择在设计人工湿地时，首先需要选择适合的湿地类型。
常见的湿地类型包括自由水面湿地和人工湿地。
自由水面湿地通常需要一定的土地面积才能建设，适用于处理大量水量。
而人工湿地适合处理小型水体，优点是占地面积小、维护方便。
2.湿地规划设计湿地规划设计包括湿地形状、湿地面积、湿地深度等的确定。
通常情况下，湿地的形状可以选择为长方形、正方形、圆形等。
湿地面积的确定需要根据入水量和出水量进行估算，确保湿地能够有效处理污水。
湿地深度的确定需要考虑污水的水质要求、湿地底部材料的透水性等因素。
3.主要构筑物选取湿地中的主要构筑物包括入、出水口、挡水坝、植物种植等。
入、出水口的选取需要根据处理水量和水质要求进行合理确定。
挡水坝主要用于控制湿地水位，可以选择建设小堤坝或水闸。
植物种植是湿地的重要组成部分，不仅可以美化湿地环境，还能够促进湿地生态系统的运行。
4.水流计算水流计算主要包括湿地进水和出水水量的计算。
湿地进水水量的计算需要考虑污水产生量、污水处理要求等方面，并结合设计流量进行确定。
湿地出水水量的计算需要根据进水水量和湿地入渗量来计算，确保湿地能够满足出水要求。
水流计算还需要考虑水力学原理，例如水力坡度、水体流速等。
总之，人工湿地的设计与计算需要综合考虑湿地类型、规划设计、主要构筑物选择以及水流计算等多个方面的因素。
通过科学的设计和合理的计算，人工湿地可以有效地净化和改善水体质量，起到环境保护和生态恢复的作用。
人工湿地工程设计方案
人工湿地工程设计方案目录人工湿地工程设计方案 (1)1.1.1.1治理目标 (1)1.1.1.2人工湿地工艺比选 (1)1.1.1.3人工湿地设计 (3)1.1.1.4植物选择 (4)1、配置原则 (4)2、配置分析 (4)3、配置选择 (5)4、种植要求 (5)1.1.1.5工程量统计表 (6)1.1.1.1治理目标本项目人工湿地主要用于处理漷县区域污水处理厂（站）尾水，深度净化水中有机物和氮磷等污染物，使出水达到地表口类标准，本次共建设人工湿地21 座。
选择投资省，工艺简单、运行费用低、管理简便的湿地工艺。
通过工程的实施，改善工程区周边河道水环境质量，同时充分考虑该流域生态恢复及湿地景观效果，利用湿地内不同种类植物的搭配，形成缤纷沼泽、芦苇溪岸、栈桥水畔等湿地小品景观。
1.1.1.2人工湿地工艺比选人工湿地类型按照水流方式不同分为表面流湿地和潜流湿地。
表面流湿地：污水在湿地土壤表面漫流，可在自然湿地基础上构造而成，同自然湿地净化原理最为接近，绝大部分污染物的去除是由长在植物地下茎、杆上的生物膜来完成。
表面流湿地充氧效果好，投资少。
不足之处是这种湿地不能充分利用湿地床及丰富的植物根系，净化负荷相对较低，占地面积较大。
潜流湿地：通过铺设炉渣、沸石、陶粒、砖块、碎石、细砂、土壤等填料层，使污水在湿地地表下渗流，充分利用湿地填料表面及植物根系上生物膜及其他各种作用处理污水，具有较高的处理效果和处理能力，同时由于水在地表下流动，保温性好，处理效果受气候影响较小。
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-1水平潜流湿地示意图垂直潜流湿地示意图不同类型人工湿地工艺与组合对特征污染物的去除效果不同，具有各自的特点，如下表。
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-1 人工湿地污染物去除效率%!-2本项目湿地形式选择，主要从污染物去除效率，占地面积、建设投资、运行原理等多方面考虑，建议采用水平潜流湿地作为本方案的湿地建设工艺。
人工湿地系统设计
人工湿地系统设计人工湿地（Constructed Wetland, CW）是指通过人工手段模拟湿地自然环境和生物过程，利用湿地植物和微生物群落等生物活动，处理城市污水、农村污水和工业废水等水体的一种水处理方法。
相比传统的化学方法和机械法，人工湿地系统具有效果好、工艺简单、经济性好、环保性强的优点，在城市污水处理和水资源管理中有广泛应用。
1.选择适当的湿地类型：湿地类型包括自由水面流式湿地、水平流湿地和垂直流湿地等。
选择适当的湿地类型要考虑到处理水体的性质、水质目标和项目财力等因素。
2.设计适当的湿地尺寸：湿地面积和深度是湿地系统设计中的关键参数。
湿地面积要根据处理水体的流量和负荷来确定，一般采用最大日流量的1.2倍作为设计流量。
湿地深度一般为0.3-1.0米，需要根据不同湿地类型和处理水体的不同污染物浓度来确定。
3.选择适宜的湿地植物：湿地植物是人工湿地系统中的关键组成部分，可以吸收、转化和降解水中的有机物和无机物质，同时为微生物提供生境。
选择适宜的湿地植物要考虑到其耐短暂淹没、耐盐碱和抗病虫害等特性，一般选择芦苇、蒲草和菖蒲等湿地植物。
4.设计适当的湿地流态：湿地流态是指水体在湿地中的流动方式，包括自由水面流动、水平流动和垂直流动。
自由水面流动适用于水质较好的情况下，水平流动适用于水质中等的情况下，垂直流动适用于水质较差的情况下。
根据处理水体的水质要求和能源消耗等方面的考虑，选择适当的湿地流态。
5.设计适当的湿地进水与出水方式：湿地的进水和出水方式对于处理效果和工艺运行都有很大影响。
进水方式可以选择表面进水或底部进水，根据处理水体的水质目标和湿地自洁能力来确定。
出水方式可以选择自由出水或收集出水，根据处理水体的营养盐排放标准和后续处理工艺考虑。
6.设计适当的湿地监测与维护：湿地系统设计完成后，需要进行监测和维护，确保系统能够持续有效地运行。
湿地监测包括水质监测和植物监测，水质监测通过监测处理水体的污染物浓度和水质指标来评估系统的处理效果；植物监测通过观察植物生长情况和植物对污染物的吸收转化能力来评估系统的生物群落健康状况。
人工湿地系统设计
人工湿地系统设计人工湿地是一种模仿自然湿地生态系统的人工系统，通过适当设置投料流速和流程，利用湿地水体、底质及植物和微生物的共生作用来去除水体中的污染物。
常见的人工湿地系统包括人工湿地池和水生植被湿地系统等。
人工湿地设计的关键是考虑到水质和水量的处理需求以及湿地的适应性和可持续性。
下面将就人工湿地系统的设计分几个方面进行介绍。
一、人工湿地底材选择人工湿地底材选择是设计中的关键一环。
底材要求对水体有良好的透水性和附着性，常见的底材有砂砾、粘土、炭等。
砂砾底材透水性好，可以使水体通过并且加强去除污染物的效果；粘土底材可以用来修复水体中的缺氧环境，从而改善水体质量。
二、人工湿地水质处理方式人工湿地工程水质处理方式分为水平流、竖流和湿地滞流等几种方式。
水平流是通过湿地中的植物和底材层对水体进行净化；竖流则是通过人工湿地中设置的填料层来进行水质处理；湿地滞流主要依赖于水体从而进行水质处理。
三、植物选择植物是人工湿地中的核心组成部分，能起到净化水质、修复湿地环境和提供生态的作用。
在选择植物时应考虑其对污染物的吸附、吸收和降解能力，同时也要考虑其对环境的适应性和抗逆性。
四、湿地系统的布局和面积人工湿地系统的布局应根据不同的水体质量和水量需求进行设计，同时也要考虑到人工湿地系统中的自净效应，尽量保证水质从高污染到低污染的流向。
湿地面积的大小与水量和水质的关系密切相关，应根据实际情况进行计算。
五、湿地系统的运维管理综上所述，人工湿地系统设计主要涵盖底材选择、水质处理方式、植物选择、湿地系统的布局和面积、湿地系统的运维管理等方面。
只有综合考虑这些因素，才能设计出高效、可持续的人工湿地系统，提供清洁的水资源和良好的生态环境。
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潜流式人工湿地设计计算书
设计规模300t/d ；水质类型，农村生活污水。
1、集水调节池基本参数
有效容积：V e =Q max ×HRT =12.5×6=75m 3
式中：Q max —设计进水流量，m 3
HRT —水力停留时间，h
调节池高度取3m ，其中超高0.5m ，有效池深2.5m
有效面积:Ae =
Ve ℎe
=
752.5
=30m 2
式中：he —调节池有效高度
集水调节池主要作用是均匀水质，稳定水量，起到一定的缓冲调节作用。
集水调节池设计规模为300m 3/d ，即12.5m 3/h ，水力停留时间HRT 按6小时计算，调节池有效容积为75m 3。
考虑现场实际情况， 调节池设计尺寸为：L ×B ×H=8×4×3m ； 实际有效容积L ×B ×H=8m ×4m ×2.5m=80m 3。
2、污水提升泵泵参数 流量：Q=10m 3/h ； 数量：3台，两用一备； 扬程：15m ； 功率：0.75KW ； 效率：40%。
3、人工湿地基本参数 人工湿地面积：A=Q×(C 0−C 1)×10−3
q os
；
式中，
A---人工湿地面积，m 2； Q---人工湿地设计水量，m 3/d ； C 0---人工湿地进水BOD 5浓度，mg/L ； C 1---人工湿地出水BOD 5浓度，mg/L ； q os ---表面有机负荷，kg/(m 2·d)；
经计算，理论人工湿地面积A =
300×(50−10)×10−3
100×10−4
=1200 m 2。
本项目受场地限制，人工湿地面积为750 m 2。
表面水力负荷q ℎs =Q
A =300
750=0.4m 3/(m 2·d)。
人工深度一般小于2m ，本项目设计取值1.5m ，其中基质层厚度1.2m ，超高0.3m 。
水力停留时间t =V×εQ =
750×1.2×0.4
300
=1.2d 。
式中：
t —水力停留时间，d ； ε—空隙率，%；
V —人工湿地基质在自然状态下的体积，m 3； Q —人工湿地设计水量，m 3/d 。
水力坡度i =
∆H L
×100%,宜为0.5%-1%，本项目设计取值0.8%。
i —水力坡度，%；
△H —污水在人工湿地内渗流路程长度的水位下降值，m ；
L —污水在人工湿地内渗流路程的水平距离，m 。
4、平面设计
潜流湿地面积为750 m 2，长宽比一般控制在1至3之间。
考虑湿地与周围景观相融合，将湿地分为三块，每一部分尺寸为L=25m ，B=10m ； 进出水系统的布置：
湿地床的进出水系统应保证配水的均匀性，一般采用多孔管和三角堰等配水装置。
进水管应比湿地床高出0.3m 。
湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求，出水区的末端砾石填料层的底部设置穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。
穿孔管可设置于床面以下，长度宜略小于人工湿地宽度。
穿孔管相邻孔距一般按人工湿地宽度的10%计，不宜大于1m ，孔径宜为2cm-3cm 。
本项目设计穿孔管采用DN65PE 管，长度8m ，孔距60cm ，孔径3cm 。
填料的使用：
潜流人工湿地填料主要组成、厚度及粒径分布如下表，
表1 人工湿地填料分析表
进水区和出水区放置粒径为40-80mm的卵石和砾石，长度为1-1.5m，分布于整个湿地床宽。
防渗层：
防渗设施的作用是防止湿地系统因渗漏而污染地下水，人工湿地污水处理系统建设时，应在底部和侧面进行防渗处理。
当原有土层渗透系数大于10-8m/s 时，应构建防渗层，一般采取下列措施：
水泥砂浆或混凝土防渗（刚性防渗）：砖砌或毛石砌后底面和侧壁用防水水泥砂浆防渗处理，或采用混凝土底面和侧壁，按相应的建筑工程施工要求进行建造。
塑料薄膜防渗：薄膜厚度宜0.5-1.0mm，两边衬垫土工布，以降低植物根系和紫外线对薄膜的影响。
宜优选PE膜，敷设要求应满足《聚乙烯土工膜防渗工程技术规范》等专业规范要求。
为防止床体填料尖角对薄膜的损坏，施工时宜先在塑料薄膜上铺一层100mm厚的细砂。
黏土防渗：采用黏土防渗时，黏土厚度应不小于60cm，并进行分层压实。
亦可采取将黏土与膨润土相混合制成混合材料，敷设不小于60cm的防渗层，已改善原有土层的防渗能力。
对于渗透系数小于10-8m/s，具有厚度大于60cm的土壤或致密岩层，可不采取其他防渗措施。
综上所述，刚性防水的整体性较好，但造价较高，如工程无特殊要求一般不采用。
黏土防渗施工较为方便，工艺相对刚性防渗及防渗膜防渗较为生态，施工技术要求不高，但适用范围有限。
塑料防渗膜防渗工艺造价较低，施工速度较快，适用范围很广，是较为理想的防渗措施。
5、植物配置
根据项目区的特点，人工湿地水生植物应选择耐污能力强、净化效果好、根系发达、经济和观赏价值高的湿地植物，并需要较强的耐寒能力。
最常见的湿地植物有芦苇和香蒲，但这两种植物在景观上表现过于单一。
因此，对人工湿地植物的选择配置上，遵从一下原则：
1)多年生植物，兼顾净化和美观效果；
2)尽可能选择土著或已驯化的植物；
3)具有观花、观叶效果的植物要求花期长；
4)尽量保持根系能够越冬生长。
表2 人工湿地种植种类与种植密度。