高校人工湿地系统的规划设计_以福建工程学院新校区为例_图文

1、第28卷第2期2009年4月四川环境SI CHUAN ENV I RONMENTVol 128, No 12Ap ril 2009人工湿地收稿日期:2008211210作者简介:朱智媛(1971- , 女, 福建浦城人, 福州大学环境资源学院环境工程专业2003级在读硕士研究生, 主要研究方向为环境科学。高校人工湿地系统的规划设计以福建工程学院新校区为例朱智媛(福建工程学院经济管理系, 福建福州350108摘要:人工湿地处理技术具有投资低、出水水质好、耗能低、抗冲击力强、操作简单和运行费用低等优点。本文阐述了人工湿地系统应用于高校生活污水回收利用的意义, 以福建工程学院新校区的北校区为例, 拟

2、人工湿地系统处理生活污水的实验数据, , , 并对人工湿地系统进行平面布置, 绘制出系统流程的剖面图。关键词:高校; 人工湿地; 生活污水; 中图分类号:X703:2( 0220048204i n g D esi gn of Con structed W etl and Syste mA Case fr om the Ne w Ca mpus of Fujian University of Technol ogyZ HU Zhi 2yuan(Econo m ic M anage m ent D epart m ent, Fujian U niversity of Technology, Fuz

3、hou, Fujian 350108, China Abstract:The waste water treat m ent technol ogy of constructed wetland has advantages such as l ow invest m ent, high quality ofeffluent water, l ow energy consu mp ti on, high t olerance f or i m pact l oad, easy operati on and l ow operative cost etc . I n this paper, th

4、e significance of the constructed wetland syste m f or recycling the domestic sewage in colleges is discussed . Based on the data obtained fr om p revi ous si m ulative experi m ent in Fuzhou University, a constructed wetland syste m l ocated in the North Ca mpus of the ne w campus of Fujian Univers

5、ity of Technol ogy is p laned and designed including calculati on of its area and size as well as the layout . The secti on p lan of the syste m p r ocess has been drawn out .Keywords:Colleges; constructed wetland; se wage; recycling高校作为社会的一个单元, 是以人为主体的小型生态系统。该系统人口密集, 环境特殊。近年来, 随着各高校招生规模的扩大, 高校师生在日常

6、的教学和生活中对水资源的需求日益增大, 而目前大部分高校对于废水并没有重复利用, 而是直接排入市政管网。仅以冲厕和淋浴为例, 我国每年至少有116亿t 的废水未加以回收利用1。采用科学的技术和方法对废水进行回收利用, 提高校园内水资源的利用率, 可获得良好的经济效益, 同时在师生中形成节约用水的良好习惯, 并且可通过具体的工程实例对学生进行生态理念的教育。人工湿地污水处理系统是20世纪70年代发展起来的一种污水处理技术, 与传统的污水二级生化处理工艺相比, 具有净化效果好、去除N 、P 能力强、工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低、系统配置可塑性强、对负荷变化适应性强、工程基建和运行费用低、

7、出水具有一定生物安全性、生态环境效益显著、可实现废水资源化等特点, 正越来越多地得到人们的关注2, 3。李丹蓉4和本人模拟人工湿地系统分别在夏、冬季节对福州大学学生宿舍区的化粪池出水进行处理, 实验的处理效果理想, 即使在冬季, 模拟的人工湿地系统对生活污水的净化效果也较为理想, 因此, 人工湿地系统应用于福建省高校生活污水的回收利用在技术上是可行的。 1人工湿地系统应用于高校生活污水回收利用的意义111可作为专业学生的实践基地高校人工湿地系统可作为环境类、生物类、化学类专业学生的实践基地, 学生以自己所学的知识来解决工程实践中出现的问题, 提高学生分析问题、解决问题的能力, 提高学生学习专业

8、知识的兴趣。112为高校教师提供科研的场所人工湿地技术在我国起步较晚, 而人工湿地具有较强的地域性, 我国目前还没有统一的建设规范和标准, 因此需要通过大量的实验获得第一手的数据, 为人工湿地系统的设计提供依据。高校规划建设人工湿地系统, 场所。113, 引起堵塞的现象, 。高校中的人工湿地系统可由专业学生在专业教师指导下进行管理, 保证湿地正常运行。114有利于改变师生的生态观在高校内建人工湿地系统, 可以每天可见的事实来教育和培养师生, 有助于在校园内形成节约资源、循环利用的良好氛围, 为实现“建设资源节约型、环境友好型社会”的目标做出积极的努力。115人工湿地具有绿化美化的功能现在国内使

9、用的人工湿地植物品种有20余科,50多种。其中有的植物既可适应福州的气候, 又具有很强的观赏性, 如美人蕉、睡莲、风车草、再力花等。116改善校园的小气候人工湿地的建设可增加校园内水域面积, 增大水分的增发量, 有利于降温。2拟设计的人工湿地系统背景资料福建工程学院北校区污水经管网收集后排至F -1, 污水提升过江。实验楼, , 其他不, 占地面积为2, 日污水提升量为2120m 3/d 。本文拟利用福建工程学院北校区F -1区南面岐头江边的规划绿地设计人工湿地系统, 将进入污水提升泵站前的部分生活污水引入人工湿地系统, 经系统净化后的出水用于浇洒北校区生活区的绿地和冲洗车辆。岐头江边规划绿地

10、的设计标高比现状标高多1m 多, 可以减少了湿地工程的开挖量, 降低投资成本。3人工湿地系统设计设计的人工湿地系统污水流程为集水管细格栅沉淀池水解酸化池跌水曝气人工湿地步行道下的汇水渠, 具体见图1 。图1人工湿地系统污水流程示意图Fig 11D iagra m of se wage fl ow f or constructed wetland syste m311人工湿地系统处理污水量的确定31111人工湿地系统进水水质的确定综合考虑李丹蓉4和本人在实验中分别所测的夏、冬季高校化粪池的出水水质, 确定该人工湿地系统的进水水质, 见下表。942期朱智媛:高校人工湿地系统的规划设计以福建工程学院

11、新校区为例 表污水水质数据Tab 1The data of se wage quality(mg/L水质项目浓度此处取值(上下线的中值COD Cr 110300205BOD 590190140NH 32N 104829T N 145233TP 711819810pH7117716731112人工湿地系统出水水质指标的确定根据污水再生利用工程设计规范5和城市污水再生利用城市杂用水水质6中对车辆冲洗和城市绿化用水的水质控制指标, 行“车辆冲洗用水”, 10(L 、氨氮10( 31113(包括该生活区的公共绿地、宅旁绿地以及公建所属绿地 的浇洒和车辆的冲洗。北校区生活区绿地的总面积为4990814m

12、 2, 根据建筑给水排水设计规范7取中值211L /m2d, 生活区绿地浇洒共需要104807164L /d, 即105m 3/d 。该校区教职工规划数为1500人, 假设每天有60辆轿车和2辆大巴需要清洗, 根据建筑给水排水设计规范7中汽车冲洗用水定额, 如果采用软管冲洗的方式, 取定额的中值, 得出汽车冲洗消耗的水量预计为15900L /d, 近似取16m 3/d 。该人工湿地系统的设计处理水量确定为130m 3/d, 为连续流。312沉淀池设计沉淀池接纳的是化粪池的出水, 在沉淀池前部放置格栅, 用以拦截水中较大尺寸的漂浮物或其他杂物, 沉淀池可去除污水中大部分的悬浮物和漂浮物, 减少人

13、工湿地堵塞的可能。因化粪池的出水中大粒径的颗粒物质较少, 所以沉淀池中直接采用细格栅截留小粒径的杂物, 根据室外排水设计规范8, 格栅的栅隙取2mm , 沉淀时间取2h, 沉淀池有效水深取310m 。人工湿地系统的设计处理水量为130m 3/d, 沉淀时间2h, 因此, 要求沉淀池的有效容积达101833m 3有效水深310m , 则沉淀池的有效表面积应为31611m 2; 因长宽比不宜小于48, 因此, 沉淀池容纳污水部分的宽度取0175m , 长度取4185m 。(在实际工程中应考虑周边的工作平台和沉淀池的超高 。313水解酸化池设计水解酸化是利用水解菌和产酸菌, 将大分子、难降解的有机物

14、降解为小分子有机物, 改善废水的可生化性, 为后续处理创造有利条件。水解和酸化过程不需要曝气但又不绝对厌氧, 不产生臭味:水力停留时间短, 水解反应一般在412h 完成, 生物量大、容积负荷高, 。, , 污水, 在池内放置悬挂, 比表面积大, 使得挂膜迅速, 提高污染物的去除率。本人工湿地系统中水解酸化池的水力停留时间取4h, 则水解酸化池的有效容积应为21167m 3, 为有利于厌氧分解, 水解酸化池的水深设计为4m , 因此, 池的表面积为5142m 2。因产生的污泥量少, 可在间隔一定的时间后, 用容器直接从水解酸化池的排泥管将污泥取出, 运往花圃用于堆肥。314人工湿地设计采用垂直潜

15、流人工湿地, 上部进水, 下部出水, 填料选择用碎石, 填料总厚度为112m 。湿地表层的厚度为011m , 由粒径为68mm 的碎石填充; 第二层的厚度为018m , 由粒径为46mm 的碎石填充; 第三层的厚度为011m , 由粒径为68mm 的碎石填充; 底层的厚度为012m , 由粒径为812mm 的碎石填充。31411人工湿地面积的确定崔玉波等人基于推流式一级反应动力学提出了潜流人工湿地表面积的计算公式9:A =Q (1n C O -I n C e /(K T d (1式中:A 湿地床的表面积, m 2; Q 平均设计流量, m 3/d;C O , C e 进水, 出水BOD 5,

16、mg/L;K T K 20温度T , 20时的速率常数, d -1; d 湿地床的深度, m;湿地床填料的孔隙率; T 水温, 。一级反应速率常数05四川环境28卷 K T =K 201106(T -20(2 福州市境内地温普遍比气温高25, 水温为2113271510。为了保证人工湿地对生活污水有良好的处理效果, 这里平均水温T 取值2113。根据人工湿地填料的设计情况, K 20确定为0186。将相关数据代入公式(2 , 得出:K T =01861106(2113-20=019277(d -1人工湿地的填料采用碎石, 本文碎石的孔隙率取015544(在实际工程中, 应通过实验模拟湿地的填料

17、结构来测定孔隙率 。进水水质C O 取值为140mg/L;出水水质标准C e 取值为10平均设计流量(处理水量 Q 度d 为112m 。将相关数据代入公式(1 :得出:A =130(ln140-ln10 /(01927711201554 =556128m2将人工湿地的设计面积确定为560m 2。31412人工湿地基本尺寸的确定通常以湿地单元宽度60m 为宜, 通常湿地单元的长度以1550m 为宜11, 2。湿地的长宽比也不应过大, 建议控制在31以下12。因此, 根据拟建人工湿地区域的地形特点, 该人工湿地的长16m 。(下转第56页152期朱智媛:高校人工湿地系统的规划设计以福建工程学院新校

18、区为例 在高等教育业大力推广清洁生产, 开展节能、降耗、控污、治污等环境保护活动, 是实现高等教育业可持续发展的重要途径。将清洁生产的理论与方法融入高校实验室环境的管理, 落实到实验室环境管理的各个环节, 使教育发展与环境保护相协调, 使环境管理观念与技术实施成为可能。参考文献:1吴玫, 等. 高校实验室废水的调查评价及清洁生产管理J .四川环境, 2005, 24(5 :97299.2何品晶, 等. 固体废物管理M.北京:高等教育出版社,2004. 4042417.3赵由才. 危险废物处理技术M.北京:化学工业出版社,2003. 36241.4刘晶晶, 等. 高校实验室污染现状调查及排污管理

19、方案研究J .四川环境, 2005, 25(4 :629.5陈秀珍. 化学分析实验室的清洁生产J .环境科学与技术,2005, 28(增 :43244.6姚运先, 等. 实验室废液的管理与处理方法J .化学教学,2002, 2(5 :9210.7刘娟. 化学实验室常见废弃物的处理J .渭南师范学院学报, 2004, 19(2 :47249.8徐衍忠. 实验室常见废弃物的处理J .中国环境监测, 1996,12(6 :46250.9罗赛珍, 等. 高校化学实验室废水处理J .江西化工, 2005,(4 :32234.10张世仙等. J ., ( :2(上接第51页滨水景观步行道的路面可采用混泥土

20、预制块进行铺设, 下面修成水渠, 人工湿地处理后的出水可汇集于步行路面下的水渠, 净化后的生活污水沿着步行道流动, 绿化所需的用水可就近铺设取水管从水渠取水, 节省管道铺设的费用。本人工湿地工程系统采用跌水曝气的方式, 提供后续人工湿地碳化和硝化所需的溶解氧, 污水在自身重力作用下, 从高处多级跌落而自然复氧。采用这种充氧方式可降低能耗和运行费用, 同时吴磊等通过实验表明, 跌水曝气过程中废水的硝化作用明显, 氨氮的去除率达98%以上, T N 的浓度也有所降低, 提高整个处理系统T N 的处理效率, 特别是使冬季T N 的去除效率提高13。同时, 跌水曝气还可在校园内形成小型的瀑布景观。湿地植物可选择美人蕉和风车草, 还可选择在福建省武夷山市人工湿地污水处理厂中成功应用的再力花和菖蒲。本人认为从观赏性的角度出发, 美人蕉、再力花以及风车草适合栽种。4结论在高校的校园中进行人工湿地系统设计, 利用校园中的公共绿地修建人工湿地系统, 既解决了人工湿地占地面积大的问题, 同时满足了校园