湿地中水处理方案技术路线及设计Word下载.docx

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一、项目背景：

根据昌平水务局的安排，清河污水处理厂每天向北京某臭水沟提供20万吨（非灌溉季节）至30万吨（灌溉季节）污水厂的尾水，供昌平区灌溉和改善水质用。

湿地通过臭水渠取其中的一点水，经适当处理后，引入我们家内的臭味熏天地区，以恢复臭味熏天地区湿地，再现猪场的风貌，为小动物们创造一个接近原来生存状态的环境。

二、甲方要求：

1、水面及湿地面积150亩。

作防渗处理，以保持水面不消失。

2、水体不得发黑发绿发臭。

3、作适当景观处理。

4、尽量使处理设施具有科普展示功能。

5、设计进水质按清河污水厂出水指标考虑----GB18918-2002一级A标准。

三、关键参数的确定：

1、处理水量（每天补水量）：

1000方/天

确定依据：

水量的确定主要考虑水面的蒸发作用、植物的蒸腾作用、渗漏以及雨水的补给作用。

（1）昌平区年平均蒸发量为1296mm左右,6月份蒸发量最大，为194mm左右。

湿地植物覆盖率按20%计，植物蒸腾量取蒸发量的3倍，植物覆盖的水面蒸发忽略不计。

则平均日蒸发量

V1p=（1296/1000）/365*150*（1-20%）*667

+（1296/1000*3）/365*150*20%*667

=284+213=497方/天

6月最高蒸发量

V1g=（194/1000）/30*150*（1-20%）*667

+（194/1000*3）/30*150*20%*667

=517.6+388=905方/天

（2）昌平区年平均降水量483.7mm,6月降水量为51.6mm，则平均日补水量

V2=483.7/1000/365*150*667=132方

6月份平均日补水量=51.6/1000/365*150*667=14方。

（3）径流补水.本湿地周边除一圈道路外,基本没有汇水面积,而且,周边为沙性土壤,渗漏性很强,因此,在本方案中,径流量忽略不计。

（4）渗漏：

本湿地拟采用粘土防渗,其渗漏系数小于5*10-9。

表1土的渗透系数参考表

土类

k（m/s）

粘土

粉质粘土

粉土

<

5×

10-9

10-9~10-8

10-8~10-6

粉砂

细砂

中砂

10-6~10-5

10-5~5×

10-5

10-5~2×

10-4

粗砂

砾石

卵石

2×

10-4~5×

10-4~10-3

10-3~5×

10-3

渗漏系数取为5*10-9，水力坡度取2%，则每日渗漏量=150*667*5*10-9*86400*2%=0.86方/天。

根据以上四方面因素，可得出以下数据：

平均日补水量=497-132-0+0.86=366方/天.

最高日补水量=905-14-0+0.86=892方/天.

综合其他因素，本工程处理量确定为设计能力1000方/天，第一期处理能力为500方/天。

2.进水水质：

进水水质是本工程最关键的因素。

根据甲方要求，设计进水质按清河污水厂出水指标考虑----GB18918-2002一级A标准。

但考虑到输水路线------北京某臭水沟是天然水道，周边有着大量的工业污水排污口和生活污水排污口，且灌渠沿线分布着甲村、乙村、丙村等许多村庄，这些村庄既没有排水设施，也没有垃圾处理措施，灌渠不仅是这些村庄的污水出口，更是其粪便排放地和垃圾排放地。

为此，我们对从湿地到清河区间的北京某臭水沟（其计10千米）进行了实地踏勘，其沿途的污染状况令人震惊（照片附后）。

我们对拟建工程的取水点位置现实的水质状况进行了分析，结果显示：

该COD=324mg/l.据湿地对我们家外污水多次监测显示，COD=245mg/l.

目前，昌平区政府已计划对北京某臭水沟进行整治，但有两问题无法回避：

一是治理需要一个过程，而这个过程不会很短，而本工程预计会很快实施。

二是即便区政府进行了大力度的治理，我们有理由相信，即便截堵了全部的污水排污口，但在短时间内，也无法绝对地阻止村民向渠中倾倒垃圾。

只要存在着不可控的个别人的个别行为，那么对水质的威胁则是巨大的。

更何况由于资金金投入约束的存在，对北京某臭水沟的整治效果，我们在技术上无法进行预测。

（2）人为设定

如果水质不能确定，整个项目的设计也就无法进行，因此，经与甲方讨论后确定：

进水水质按GB18918-2002中一级A标准参数进行设计计算，在工艺安排上，适当考虑水质波动因素。

3、出水水质：

经与甲方讨论后确定：

经适当处理后，出水水质达到GB18921-2002中湖泊类标准，具体指标见下表：

COD（mg/L）

BOD（mg/L）

SS（mg/L）

NH3-N（mg/L）

TP（mg/L）

不测

≤6

≤10

≤5

≤0.5

由于进水水质的不确定性，因此，在进水指标达不到设计要求前，该指标只作为检测指标，不作为考核验收指标。

该水经消毒处理后，进入我们家内景观湿地和氧化塘进行进一步处理。

由于我们家内是小动物们的放养区，小动物们的粪、尿等污因素为不可控因素，因此，景观湿地的水质以感观指标为主，不设考核指标。

四、方案设计

1.工程组成：

水质：

GB18918-2002

治理后达GB18918-2002

回流

2.工艺流程图

来水加药机加药机

泵

3.方案特点分析

（1）本方案设置了预处理单元，这主要是因为以下因素：

①近期水质的污染严重。

②远期水质的不确定性及波动性。

③湿地处理固有的波动。

④湿地在冬季运行效率下降。

⑤强化脱磷效果。

因此，为了保证进我们家水质，设置预处理单元极其必要。

本工艺路线中，预处理单元选择了混凝工艺，主要是考虑到混凝工艺的开停方便，可针对来水水质和出水水质的变化做出最迅速的反应。

同时，混凝工艺的可调节性强，投资少，除磷效果好，因此，混凝工艺，是本工程最最佳的选择。

混凝工艺良好的去除SS的性能，对后续某类湿地也是起到一个良好防堵作用，可延长某类湿地的使用寿命。

（2）本方案采用人工湿地技术

①人工湿地的净水机理

人工湿地是根据自然湿地净化污染物的基本原理建立起来的污水净化系统。

它的净化机理就在于充分利用湿地环境中发生的物理、化学和生物学作用的综合效应来净化污水，它们包括沉淀、吸附、过滤、溶解、气化、固定化、离子交换、络合反应、硝基化、反硝基化、营养元素的摄取，生物转化和细菌、真菌的异化作用等具体过程。

人工湿地成熟后，其填料表面生长了许多微生物，形成大量的生物膜，植物根系密布，当池中污水流经时，其中悬浮物（包括不溶性有机成分）被填料及植物根系阻拦截留，有机物质通过微生物的同化吸收和异化分解得以去除。

在湿地床层中，由于植物根系对氧的传递释放，使其周围的微环境中依次呈现出好氧、缺氧及厌氧状态。

所以污水中的氮、磷不仅能被植物及微生物作为营养成分直接加以吸收，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，而得以从污水中去除。

由此可见人工湿地是一种介于土地处理和水生植物处理之间的自然污水处理系统，它综合了二者的优点而克服了二者之不足。

它基于生物圈内有机物、水和无机营养素可以无限循环的原理，是一种利用自然条件进行人工调控的技术，能经济、高效地去除水中的污染物质。

构建湿地处理系统对污水净化的作用机理是多方面的，主要包括：

物理的沉降作用；

植物根系的阻截作用；

某些物质的化学沉淀作用；

土壤及植物表面的吸附与吸收作用；

微生物的代谢作用等。

此外，植物根系的某些分泌物对细菌和病毒有灭活作用；

细菌和病毒也可能在对其不适宜环境中自然死亡。

物理沉积：

污水进入湿地，经过基质层及密集的植物茎叶和根系，使污水中的悬浮物颗粒得到过滤，并沉积在基质层中。

化学反应：

污水中许多污染物可以通过化学沉淀、吸附、离子交换等化学反应过程得以去除。

化学反应是否显著取决于基质的化学成分。

例如，含CaCO3较多的石灰石有助于磷的去除；

含有机物丰富的土壤有助于吸附各种污染物。

生化反应：

生化反应是去除有机污染物的主要作用过程。

在构建湿地生态系统中，大型水生植物的作用不可忽视。

作为一个有着复杂结构和功能的土壤—植物—微生物复合生态系统，构建湿地对污染物的去除绝不是依靠湿地中某一子系统（如土壤或植物）的单一作用可以完成的。

而是在一系列复杂的物理、化学和生物反应下共同完成的。

其中起主要作用的是微生物、水生植物以及基质。

②人工湿地的类型

人工湿地根据湿地中主要植物类型可分为浮生植物系统、挺水植物系统和沉水植物系统。

沉水植物（如狐尾藻、金鱼藻）系统主要应用于初级处理和二级处理后的精处理。

浮水植物（如浮萍、凤眼莲）主要用于N、P去除和提高传统稳定塘效率。

目前所指的人工湿地一般都是挺水植物系统。

挺水植物系统根据污水在湿地床中流动的方式不同又分为三种类型：

地表流湿地（SFW，SurfaceFlowWetland）、某类湿地（SSFW，SubsurfaceFlowWetland）和垂直流湿地（VFW，VerticalFlowWetland）。

地表流湿地系统也称水面湿地系统，与自然湿地最为接近，但它是受人工设计和监督管理的其去污效果又要优于自然湿地系统。

污水在湿地的表面流动，水位较浅，多在0.1~0.9m之间。

通过生长在植物水下部分的茎、竿上的生物膜来去除污水中的大部分有机污染物。

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。

这种类型的湿地系统具有投资少，操作简单，运行费用低等优点，但占地面积大，负荷小，处理效果较差，易受气候影响，卫生条件差。

处理效果同时易受到植物覆盖度的影响，与某类湿地相比，需要较长时间的适应期才能达到稳定运行。

某类湿地系统也称渗滤湿地系统。

这种类型的人工湿地，污水在湿地床的内部流动，水位较深。

它是利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留的作用来净化污水。

由于水流在地表以下流动，具有保温性能好，处理效果受气候影响小，卫生条件较好的特点。

与水面流湿地相比，某类湿地的水力负荷大和污染负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，出水水质稳定，不需适应期，占地小，但投资要比水面湿地高，控制相对复杂，脱N除P的效果不如垂直流湿地。

垂直流湿地的水流情况综合了地表流湿地和某类湿地的特性，水流在基质床中基本上呈由上向下的垂直流，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。

垂直流湿地的硝化能力高于水平某类湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水，但对有机物的去除能力不如某类湿地，落干/淹水时间较长，控制相对复杂，基建要求较高，夏季有孳生蚊蝇的现象。

③人工湿地类型的选择

根据上述内容，对于冬天气温很低的北京地区，为了确保人工湿地的处理效率，减少人工湿地的投资，同时尽量避免臭味的产生及蚊蝇的滋生，本水处理工程拟采用潜流式人工湿地系统。

本工艺中，某类湿地取40m╳10m为一个单元，通过布水渠将来水均匀地分配到每一单元。

如果某一单元出现堵塞等情况，可单独对这一单元进行修理而不影响其他单元的运行。

本某类湿地拟布置在湿地西门内海子边缘上，这样可利用自然坡度，减少工程量。

（3）表流湿地和氧化塘处理单元，经过预处理和某类湿地处理后，水质已经比较好了。

此时，再进入表流湿地和氧化塘进行进一步的深度处理，其水质会有进一步的提高。

本工艺设置了回流设施，这样虽然增加了一些提升费用，但通过回流，跌水等设施，使水流动起来，可以有效增加DO，防止发臭、水华等情况的发生。

从处理工程上讲，表流湿地和氧化塘是处理单元，从景观上讲，它也是很好的湿地景观。

清澈的水体，流动的水面，将使臭味熏天地区湿地重现猪场猎场的风貌。

4．投资估算

情况说明：

根据甲方目前项目费情况，本工程无法一次到位。

以下投资，是按500方/天的规模进行的预算。

余下工程待第二期实施。

①预处理工程投资

说明：

1、报价中不包含来水管道的部分设计；

2、报价中不包含动力输送部分设计

3、建筑物中，不包含办公用品的配置费用

②湿地工程投资

湿地面积确定：

根据设定的进水和出水水质、结合Kikuth公式、实际运行数据、有机负荷、水力负荷等因素，湿地面积确定为2656平方米。

为了使湿地发挥最佳的运行效果，同时，也方便于运行和管理，本方案中，取长40宽10深1.0池子为基本处理单元。

基本处理单元采用砖墙作壁,粘土防渗,砾石作填料。

进水用明渠将来水均匀分配到每个基本处理单元。

设计专门的布水与出入装置。

500方需7个单元

③景观湿地工程投资

根据甲方要求，景观湿地及水面共计划150亩，但由于投资的制约，本工程预算只能按其投资计划，确定景观面积。

经计算，50亩湿地及10000平米水面可与其投资额相适应。

④一期工程总造价

⑤处理成本测算

五、附图

1、工程总体布局图

2、预处理工程平面布置图

3、某类湿地剖面图

4、北京某臭水沟水质现状照片

取水口附近水体情况

环路附近水体情况

甲村附近水体情况

庑殿村附近水体情况