1.人工湿地设计常用概念

人工湿地设计常用概念人工湿地设计常用概念 1 1 水力停留时间 水力停留时间 HRTHRT 水力停留时间可以定义为湿地可用容积与平均水流量的比值 可以用来衡量污水与湿地的平均接触反应时间 T 水力停留时间 d V 湿地容积 m3 基质孔隙率 Qav 平均流量 m3 d 表面流人工湿地 3 8 d 亦有长达 20 d 的 潜流人工湿地 2 4 d 也短至数小时的 对于潜流湿地而言 由于 随时间的变化二变化 其实际水力 停留时间通常是理论值的 40 80 2 2 孔隙度 孔隙度 指人工湿地充填介质中 存在于介质间的孔隙体积占全部体积 的百分比 1 容重 密度 100 容重是指指单位容积内物体的重量 表观密度 孔隙率是湿地中比较难以确定的一个因素 其在空间上的变化 非常复杂 对于表面流人工湿地 它的平均值一般高于 0 95 很多人把他 当成 1 0 来考虑 对于潜流湿地则更加复杂 潜流湿地采用渗透性好的基质 平 均碎石粒径与孔隙率一般有如下关系 0 039 0 51 Dp 粒径 0 2 6 mm 滤料层 过渡层 4 8 mm 排水层和覆盖层 8 16 mm 不对 这是胡康萍 1991 年在对白泥坑人工湿地研究中取 得的经验模型 完全不对 潜流人工湿地中基质的平均孔隙率一般在 0 30 0 45 范围内 基质粒径并不均匀 性状也不一致 孔隙率最好由试验决定 但在 湿地实际运行中 根系占据较上部空间 而矿物沉积占据底部空间 用排水法测量也欠妥当 因为湿地内部存在积水问题 3 3 系统水量系统水量 Q Qout 人工湿地出水量 m3 d Qin 人工湿地进水量 m2 A 人 工湿地面积 m2 P 单位面积人工湿地降雨量 m d I 单位人工 湿地渗入量 ET 单位面积人工湿地蒸发量 m d 在一些人工湿地 设计中 认为降雨量和蒸发量处于平衡状态 可以不考虑 同时可 以通过设置一定高度的包气带来容纳一定的降水量 通常人工湿地 构造中会设置防渗层 渗入量亦可以不考虑 在人工湿地设计中还应考虑水量的变化 4 4 水平潜流人工湿地进水所需的断面面积水平潜流人工湿地进水所需的断面面积 Ac 水流过的填料横截面面积 m2 Q 设计流量 m3 d K K 设 设 计渗透系数计渗透系数 m m3 3 m m2 2 d d 在系统前 30 长度区 K 一般取填料渗透系 数的 1 在系统后 70 长度区 K 一般取填料渗透系数的 10 填料 渗透系数可以查阅资料和实验测定 也可参照经验公式 K d10 2 100 K m s d10 填料颗粒的有效直径 指能使 10 的填料颗粒通 过的筛孔直径 mm 通常要求人工湿地运行状况下填料的渗透系数 介于 10 4 10 3m s 之间 5 5 人工湿地长宽比人工湿地长宽比 在湿地设计中长宽比是很重要的 因为它影响到水流分布和水 力学短路 理论上只要是水流是有效分布的 不同长宽比的人工湿 地处理效率并没有明显差异 然而设计中对长宽比的考虑是理论和 实践的综合结果 对于表面流人工湿地 有学者认为长宽比要大于 15 1 有的学 者认为要大于 3 1 但高长宽比的湿地讲增加围堰的建筑 从成本 的角度考虑 最经济的表面流人工湿地长宽比为 2 1 对于水平潜流人工湿地 湿地床长度 L 通常在 20 50 m 之间 过长容易造成死区 过短则容易产生短路 L W 建议控制在 3 1 以 下 常用 1 1 对于垂直流人工湿地 目前研究较少 其宽度可以由达西公式 计算得到 长度通常去 20 50 m 潜流型人工湿地的长宽比和基质导水率还必须满足水力学约束 条件 6 6 体积体积 表面流人工湿地系统体积 A wh Vw 表面流人工湿地系统体积 m3 Aw 面积 m2 h 平均水 深 m 潜流人工湿地系统体积 Vw V VW 潜流湿地系统体积 m3 V 系统中填料的体积 m3 填料的孔隙率 7 7 表面水力负荷表面水力负荷 指一定人工湿地表面中 单位时间内通过的水体积 qh Qin AW qh 人工湿地水力负荷 m3 m2 d Qin 人工湿地进水流量 m3 d AW 面积 m2 表面流 0 01 0 1 m3 m2 d 潜流 0 02 0 5 m3 m2 d 8 8 表面污染负荷表面污染负荷 指一定人工湿地表面积中 单位时间内去除的污染物数量 qp Qin 0 qp 人工湿地的表面污染负荷 g m2 d Qin 进水量 m3 d C0 进水中的污染物浓度值 mg L Ce 出水中污染物浓度 mg L AW 面积 m2 表面污染负荷 g m2 d 湿地类型 CODNH N 表面流人工湿地 0 2 50 02 0 8 潜流人工湿地 0 5 100 1 3 9 9 水力坡度水力坡度 指污水在人工湿地内沿水流方向单位渗