人工湿地系统处理含粪污水设计书

1 人工湿地系统处理含粪污水设计书 一、 设计概况 （一）项目名称： 利用人工湿地来处理含粪污废水 （二）项目内容 1、立项依据： 我国家畜养殖场每日可产生的含粪污废水很多，随着生活的需要 养殖场的规模将会越来越大，产生的含粪污废水也随之增加。为防止对环境造成严重的污染，我们必须正确认识到对这种污废水的正确排放及处理的必要性。对此，可采用人工湿地的方法来处理含粪污废水。 2、项目意义 ： 人工湿地对废水的处理综合了物理、化学、生物三种作用。实地系统成熟后，填料表面和植物根系将因大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜 时，大量 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，通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。 采用人工湿地技术处理污废水是一项建造和运行费用低、水质净化效果较好的污水资源化生态工程技术，既经济又实用。 3、项目的内容及目标 （ 1）设计内容： 处理水量：根据要求提供的资料，确定本工程设计处理水量为 10m3/d 工艺选型：采用人工湿地系统处理方法 设计 费用：初步定为 10万元左右 废水处理面积： 40 （ 2）设计目标： A依据室外排水设计规范确定污水处理厂进水水质如下： 单位： 项目 S 菌个数 数值 260 120 140 35 300000 B污水经过处理后排水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准 2 标准。设计出水水质为： 单位： 项目 S N 值 60 20 20 a）采用处理效率高、节约能源、节省建设投资的处理工艺。 b）保证污水处理设施稳定、可靠、安全运行，且易于操作和维护，降低运行费用。 c）防治二次污染，保证处理工艺流程完整，不能影响周围生态环境质量。 d） 考虑生产事故等非正常工况时的污染防治应急措施。 二、设计方案。 （一）、概述。 人工湿地是由基质、水体、植物、动物和微生物组成的生态系统。生活在土壤中的微生物（细菌和真菌）在有机物的去除中起主要作用，湿地 植物的根系将氧气带入周围的土壤，但远离根部的环境处于厌氧，形成处理环境的变化带，这就加强了人工湿地去除复杂污染物的能力。大部分有机物的去除是靠土壤中的微生物，但某些污染物如重金属、硫、磷等依赖于土壤和植物的作用。 人工湿地是一种为了达到环保处理效果，模仿自然湿地而人工设计的复杂的具有渗透性能的地层生态结构，包括有浮现性、浸没式植物、动物和水体等不同的组成部分。 人工湿地污水处理系统由预处理单元和人工湿地单元组成。通过合理设计可将 养盐、原生动物、金属离子和其他物质处理达到二级和高级处理水平。 （二）设计流程。 考察当地地质、地貌、水文、自然资源、人文资源、有关法律及公众意 3 见。应因地制宜，尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地，一方面减少土石方工程、利于排水、降低投资，另一方面防止对周围环境产生影响。 2. 确定系统组合形式： 人工湿地分为表面流湿地、潜流湿地、垂直流湿地三大类，是一个独特的土壤、植物、微生物综合生态系统。 根据场地特征、处理要求和所处理污水的性质来确定单一式、并联式、串联式、综合式。 根据设计规程或经验而定。 根据湿地植 物的耐污性能、抗寒能力、生长能力、根系的发达程度以及经济价值和美观等因素确定。一般有芦苇、席草、大米草、水葫芦、水花生等，最为常用的是芦苇，插植密度为 1 3株 /。 Q/a 面积； Q进水量； a水力负荷。 （ 1）表面流湿地：长宽比 10： 1，根据地形，底坡降 0 1。 （ 2）潜流湿地：根据达西定律 Q A S（ S：水力坡度； A：湿地床横截面积； 流渗透系数） 7结构设计 （ 1）进水系统的布置：湿地床的进水系统应保证配水均匀性，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 地的出水系统一般根据水位调节的要求，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。 （ 2）填料：湿地床由三层组成 表层土层、中层砾石、下层小豆石。表面土钙含量在 2 00石层粒径在 5 50设厚度为 （ 3）潜流式湿地床水位控制：接纳最大设计流量时，进水端不能出现填料床面的淹没现象，有利于植物生长，床中水面浸没植物根系的深度均匀。 在设计湿地系统时基 质是植物的载体，是微生物生长介质，它将湿地中发生的所有处理过程连成一个整体，通过沉淀、过滤和吸附等作用去除污染物。设计基质的配置，主要考虑基质的种类、粒径、深度及除磷效果 。 矿渣、粉煤灰对磷去除效果好。基质中游离氧化铁、氧化铝和胶体氧化铁、氧化铝含量越高，其固定形成的磷酸铁盐和磷酸铝盐数量越多，基质净化磷素的能力 4 越强。 煤灰渣基质对有机污染物的处理效果较好。 去除率分别达 71 88和 80 89。设计时应根据污水所含污染物配置合适的基质。 进、出水区的基质，一般采用粒径 60 100砾石，分布于整个床宽。处理区常选用粒径为 8 16 质，水力传导性好，适宜植物生长，处理效果好。 潜流湿地的基质厚度约 60 （三）设计工艺 （ 1）人工湿地的构造与工程参数是人工湿地工艺设计的核心， 包括水力学特性、湿地床构型和配套设施的构筑三方面。水力学特性包括水力停留时间、水力负荷；湿地床构型设计包括水力坡度、湿地床的长宽比和水位控制；配套设施的构筑包括进出水装置、隔板装置和防渗设施。 t=V 中： t： 水力停留时间， d;V: 湿地容积， m； ： 湿地孔隙率（无量 纲）； 均流量，。 ) 设计中实际水力停留时间采用理论值的 4O 80 。 水力坡度：表面流人工湿地采用 或更小 ,潜流人工湿地采用 2。 表面流湿地进水区 荷率为 100( d)，潜流湿地设计 120 ( d)。 中： 地面积，； Q：湿地进水流量 d； 水污染物的质量浓度， m)。 （ 2）本方案具体工艺流程图如下： 工艺流程说明： 集水池 双层初沉池 农家用肥 达标排放 格栅 人工湿地 原水 人工岛（湖） 浇灌 污泥 5 （ 1）本设计处理 的污水是由家畜养殖场排放的含粪污废水，经过了沼气处理后，在经过人工格栅进行预处理， 预处理主要是去除粗颗粒和降低有机负荷。 接着污水进入集水池，然后通过提升泵由集水井提升到双层初沉池，颗粒性无机物在此截留沉淀，初沉池出水自流进入人工湿地，在人工湿地中进行污水的净化处理，在冬天可达标排放，而在夏天的时候可由人工湿地进入人工岛收集后可用于绿化用水或农田灌溉。而处理后的剩余污泥可用作农家肥，也可用于填埋。 （ 2） 处理构筑物： 1人工格栅：按格栅的清渣方法，有人工格栅和机械格栅 两种。格栅主要作用是预处理，用于去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。当拦截的栅渣量大于 d 时，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于 采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。因此本设计处理的是含粪污水，因此采用人工格栅即可（人工格栅： 1 套，非标 ,钢制，栅宽 600细格栅各一台，粗格栅栅距 30格栅栅距 10 2、集水池：采用砖混，埋与地下 L B H 1 1 高 附设：在集水池后设有提升泵： 2台（ 1用 1备），水泵型号：=h,H=10m,p=】。 3 、初沉池：钢混结构，埋于地下 上 变化系数去 均停留时间 面负荷： D H 高 4 人工湿地：其结构为底部混凝土防渗， L B H 水力负荷： 孔隙率： 地底坡： 2%；停留时间： 附设：配水系统 1套，集水系统 1套，填料，挺水植物（芦苇、水葱）】 5 综合房：尺寸 = 3) 结构布置 计算风压： 算雪荷载： 震烈度： 6度。 工程结构设计遵循国家基本有关方针、政策，在国家现行规范、规定及标准的指导上，在满足工艺、建筑、电气、自控等专业要求的情况下，本着“技术先 进、经济合理、安全适用、确保质量”的原则进行设计。 6 3. 遵循的主要设计规范 建筑结构荷载规范 2001 建筑抗震设计规范 2001（ 2008 版） 混凝土结构设计规范 2002 建筑地基基础设计规范 2002 砌体结构设计规范 32001 建筑给水排水设计规范 50015 （ 1） 砌体 1 砌块：采用 2 砂浆：基础（室内地坪以下）专用砂浆 ;墙体（室内地坪以上） 块专用砂浆。 （ 2） 混凝土 A贮水构筑物及地下构筑物： 渗等级 地面以上部分，防水层做到自然地面 B建筑物柱、梁板结构： C垫层： D构筑物施工时均应掺入一定量的复合防水外加剂。 （ 3）钢材钢筋：级钢（ 级钢（ 钢构件及预埋件： （四）投资估算 （ 1）本设计投资概算内容包括：建（构）筑物、设备、电气等项目工程的投资，不包含拆迁、三通、道路硬化、给水管网辅设、化验室、土地费 用。本方案所做投资估算不包括调试期间水费、电费、以及调试期水生植物所需的管理费用。 主要处理构筑物及设备一览表 序号 名称 规格（ m） 结构 备注 数量 造价（万元） 1 人工格栅 栅宽 600标 ,钢制 加盖 集水井 1 1 混 加盖 1 座 提升泵 1用 1备 2 台 双层初沉池 混 加盖 1 座 人工湿地 10 3 底部防渗 1 座 护坡 混 1 座 7 （ 2）电费：运行成本主要为电费，按照 /，则日耗电 18用电费 水电费 人工费：格栅、化粪池需要定期清理，湿地植被定期人工收割，湿地表面落叶需要人工不定期清理，月均人工费 500元，吨水人工费 （ 3） 综上，合计运行成本 吨污水 总投资概算表 （万元） 序号 内容 费用 1 设备购置及安装 土建投资 湿地工艺 间接投资 上小计 税 总计 围堰 泥砖 浆砌毛石 1 座 防渗层 10 4 凝土 1 座 填料 三层组成 0 植物 芦苇、水葱 0 2 11 电气 2 管道、阀门 3 排泥系统 给水 2组 4 配水系统 给水 1 组 5 防堵冲洗系统 给水 1 组 6 排气系统 给水 1 组 7 进水系统 给水 1 组 8 管理房 混 高 1 间 8 二、 设计总结。 设计原则 为了同时达到污水处理厂高效稳定运行和基建投资省、运行费用低的目的，依据下列原则进行了污水处理工艺方案选择： （ 1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到排放标准； （ 2）投资低，运行费用省，以尽可能少的投入取得尽可能高的效益； （ 3）选定工艺的技术设备先进、可靠，国产化程度高，一致性好； 总平面布置 体布置原则：根据镇区污水工程规划及实际情况，污水处理厂厂址设在镇政府指定的位置，靠近自然排水沟和附近的平坦开阔地带。选择此处具有以下特点 : 1该厂址位于污水走向的下游方向，地势较平坦，污水排放畅通。 2该厂址位于常年主导风向的下风向，故对城区环境影响较小 3距现有建成区和规划区较近，污水管线管线短，造价低。 4厂址离变电站不远，便于供电 ,节约供电线路，双电源供电有可靠保障。 5可以直接排放处理过的污水，污水厂以下无需再敷设排水管道，大大降低工程造价。 6距农田较近，便于污水处理后污水、污泥用于农业灌溉。 2总平面布置：按照各构建筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气象和地质条件等因素，污水厂总平面布置分为几大功能区：一体化处理区（格栅渠、集水沉淀调节罐、水解酸化调节罐、接触氧化罐、沉淀罐）、人工湿地处理区、综合房管理区。污水厂总平面布置的特点如下： 9 1按构筑物功能和流程利用自然地 形布置，减少土方工程并使其有机的连为一体。 2综合房等管理区集中布置在厂前区，使其与污水处理构筑物相对独立，最大程度地避免了污水气味的影响。 3厂区的主干道宽按 干道宽按 4为了能营造一种贴近自然的氛围，结合当地的气候特点，选择适宜的树种，点缀在入口处的建筑前，使得建筑与环境融为一体。在建筑物附近种植草坪 ,以便给在此工作的人员提供一个舒适、安心的工作场所。此设计仅为示意，景观环境绿化另行设计 。 工艺特点： 前处理加强 ； 运行成本低 ； 处理效果优良 ； 综合考虑了湿地的功能和景观效应 ； 维护成本低。 管理 一般来说 , 人工湿地应该每六个月综合检查一次 , 日常的维护主要包括拔除杂草、清除死的植物 ( 不是处于睡眠状态 ) 以及清洗管道等并需根据来水水质的变化及时调整湿地进水量以防止湿地超负荷运行很有必要的。 （ 1） 基质堵塞的恢复对策 除了以上预防基质堵塞的措施外 , 对于已经严重堵塞的人工湿地 , 目前国内外还没有良好的对策使其恢复到原有状态。目前常用的恢复对策有 : 更换湿地表层基质、停床休作与轮休、投加蚯蚓等。 综上所述，人工湿地设计时应考虑多方面的因素，包括水力负荷、停留时间、基质分层、基质深度、运行方式、植物的选择、运行干湿周期、冬季运行等。污水处理总体考虑因素归根到底还是其经济效益和环境效益。结合我国土地资源紧张的问题，湿地池型设计的核心是占地面积问题，有效的解决占地面积问题将是湿地在我国大范围运用的一个必不可少的先决条件。高水力负荷可以减少湿地的占地面积，下面我们对比一下国内外人工湿地水力负荷： （ 2）湿地不可能总是最有效地运行。因为它依靠植物和微生物作用，在植被完全建立之前 (需要几个季节 )，不可能达到最 高的去污效率。在温带气候条件下，湿地在冬季的运行效果不如夏季，尤其是除氮方面。冬季植物会死亡或休眠，但 10 微生物在植物根上仍保持活跃状态，系统继续运行，效率降低。系统中最常见的问题是如何使土壤保持充气状态，尤其在平流床情况下。湿地超负荷或水