湿地工程在污水处理中的应用

一、工程地点

项目区位于吉林省梨树县污水处理厂西侧小南河流域，起始点为污水处理厂中水通过圆涵流入小南河处，桩号为0+000，末端为小南河与招苏台河汇合处，桩号3+700。

二、工程设计

（一）工程总体布置

以污水处理厂出口进入梨树小南河为工程起点，桩号为0+000，末端为与招苏台河汇合处，桩号为3+700，面积共316000m2作为人工表流湿地的建设面积，共分级修建20座溢流堰。

（二）工艺选取

人工湿地技术是一种基于自然生态原理，充分利用人工介质中的

微生物、植物根系以及介质所具有的物理、化学特性，将污水净化的一种复合工艺。根据湿地内污水的流动状态，人工湿地又划分为表面流湿地和潜流湿地。表面流人工湿地在生态构造和外观上都类似于天然湿地，但去污的效果要优于自然湿地。潜流湿地的人工布水系统位于湿地的表面，使水流在湿地表面以下运行，根据水流的方向，又可以把潜流湿地分为水平潜流和垂直潜流湿地两类。

1、表面流人工湿地

表面流人工湿地这种类型的人工湿地和自然湿地类似，污水从湿地表面流过。在流动的过程中废水得到净化。水深一般0.3～0.5米，水流呈推流式前进。污水从入口以一定速度缓慢流过湿地表面，部分污水或蒸发或渗入地下。近水面部分为好氧层，较深部分及底部通常为厌氧层。表面流人工湿地中氧的来源主要靠水体表面扩散、植物根系的传输和植物的光合作用，但传输能力十分有限。

2、潜流人工湿地

目前在实际应用中，潜流湿地由于在处理效果具有较大优势，已成为人工湿地主要的应用模式，而在潜流湿地中根据水流方式的不同，又可分为水平潜流型和垂直潜流型两种湿地模式。早期国际上应用的人工湿地污水处理系统大部分为水平潜流人工湿地，但是随着垂直潜流系统在污染物的去除和占地小等方面优势逐渐得到认识，尤其是对污水中有机物和氮具有更高的净化效果，垂直潜流人工湿地在国内外都开始迅速的发展。

人工湿地水质深度净化系统的各类工艺的特点对比如表7-1所示。

综合考虑本项目处理规模、水质特点、运行稳定、管理简单、景观审美、场地特征、气候、投资、建设方要求等，综合各方面的因素，本次设计选择表流人工湿地工艺。

（三）人工湿地工艺流程

表面流人工湿地的去除机理如下：

1）稀释作用；2）沉淀和絮凝作用、流速降低、生物分泌物，自然沉淀，絮凝沉淀发生；3）好氧微生物的代谢作用4）厌氧微生物的作用5）生物的作用6）水生维管束植物的作用

为了保证人工湿地水质净化系统的运行稳定性，由梨树县污水处理厂进入人工湿地的水体水质必须保证符合入水标准即执行一级A排放标准。工程将梨树县污水处理厂的污水引至小南河人工湿地进行水质净化，最后流入招苏台河水域。

（四）人工湿地相关水力参数计算

在人工湿地的设计过程中，确定湿地的水力污染负荷是最重要步

骤之一，同时也关系到人工湿地未来处理效果的关键因素。本次工程设计方法主要利用湿地水文动力学基本原理，由进出水水质和总体水量平衡进行系统的水力负荷与停留时间等水力参数，然后计算出所需土地面积和污染物负荷量，同时结合住房和城乡建设部《人工湿地污水处理技术导则》RISN-TG006-2009 和环境保护部《人工湿地污水处理工程技术规范》（HJ 2005-2010）相关标准要求选取合适的设计参数。

1、表面水力负荷

指每平米人工湿地在单位时间所能接纳的污水量。

式中，qhs—表面水力负荷，m3/（d.m2）；Q—日处理量，m3/d；A—湿地面积，m2。本项目中，Q=30000m3/d，A=316000m2，因此qhs=0.095m3/（d.m2）。

根据国家标准《人工湿地污水处理工程技术规范》HJ 2005-2010 要求，表面流人工湿地qhs控制范围应为<0.1，本次设计面积满足表面水力负荷要求。

2、表面有机负荷

指每平方米人工湿地在单位时间去除的五日生化需氧量。

式中：qos—表面有机负荷，kg/（m2·d）；Q—人工湿地设计水量，m3/d；C0—人工湿地进水BOD5浓度，mg/L；C1—人工湿地出水BOD5浓度，mg/L；A—人工湿地面积，m2。

本项目中，Q=30000m3/d；C0=10mg/L（一级A）；C1=10mg/L（地表Ⅴ类水），故表面有机负荷不需计算，满足要求；

3、水力停留时间

指污水在人工湿地内的平均驻留时间。

式中：t—水力停留时间，d；V—人工湿地基质在自然状态下的体积，包括基质实体及其开口、闭口孔隙，m3；Q—人工湿地设计水量m3/d；本项目中，据计算可知，V=316000×0.7×1=221200m3，Q=30000 m3，因此t=7.4d，满足国家标准《人工湿地污水处理工程技术规范》HJ 2005-2010要求（4～8d）。

经过上述计算，本工程无论从表面水力负荷、表面有机负荷及水利停留时间上均满足达到地表Ⅴ类水标准需要的指标。

三、结论

通过对表流湿地的水处理效果进行分析， 分析结果见下表。

从以上数据可看出，本项目人工湿地建成以后，运转后，每天将大量减少污染物的排放量，对保护周边地区的环境和降低水体的污染负荷将起到良好的作用。