湿地中水处理方案技术路线及设计

1、某水处理公司2017 年 1 月 14 日目录1、 项目背景2、 甲方要求3、 关键参数确定1、 处理水量（每天补水量）2、 进水水质3、 出水水质4、 方案设计1、 工程组成2、 工艺流程图3、 方案特点分析4、 投资估算5、 附图1、 总体布局图2、 预处理工程平面图3、 某类湿地剖面图4、 北京某臭水沟水体现状照片湿地水处理方案总体框架1、 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

2、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。2、 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。3、 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

3、量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/

4、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)土类k(m/s)土类k(m/s)粘土-9<5× 10粉砂10-610-5粗砂2× 10-45× 10-4粉质粘土5× 10-910-8细砂10-55× 10-5砾石5× 10-410-3粉土5× 10-810-6中砂5

5、5; 10-52× 10-4卵石10-35× 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 GB18

6、918-2002一级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=324 mg/l . 据湿地对我们家外污水多次监测显示，COD=245 mg/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

7、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G

8、B18921-2002中湖泊类标准，具体指标见下表：COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)NH 3-N (mg/L)TP (mg/L)不测6 105 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。1. 工程组成：工艺流程图2.3. 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：近期水质的污染严重。远期水质的不确定性及波动

9、性。湿地处理固有的波动。湿地在冬季运行效率下降。强化脱磷效果。因此，为本工艺路线中，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、

10、 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

11、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

12、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。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

13、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， Surface Flow Wetland) 、某类湿地(SSFW， Subsurface Flow Wetland)和垂直流湿地(VFW，Vertical Flow Wetland) 。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

14、位较浅，多在0.10.9m 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，

15、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。人工湿地

16、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

17、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。预处理工程投资预处理工程投资清单序号设备名称技术参数材质单位数量单价总价备注一混凝澄清系统1人工格栅不锈钢台11,0001,0002污水提升潜污泵Q=27m 3/h H=15m N= 2.2kW铸件台22,5005,0

18、002.23混合器11,0001,0004澄清器 3000mm ， H=8m碳钢台1212,250212,2505澄清器进水泵Q=30m 3/h H=32m N= 5.5kW台23,0006,0005.56反冲洗水离心泵Q=20m 3/h H=20m N= 3.0kW台12,3002,3000.1257搅拌系统台14,3004,3008污泥泵Q=25m 3/h H=10m N= 1.5kW铸件台12,0002,0000.013二加药系统1助凝加药系统Q=0.05m 3/h H=50m N=0.75kWPE/PVC套110,00010,0000.752混凝加药系统Q=0.05m 3/h H=50

19、m N=0.75kWPE/PVC套110,00010,0000.753干粉加药系统套121,00021,0001.1三消毒1紫外线消毒器L=1.5m ， N=0.064kW组合件套52,50012,5000.5四电气、自控1电气控制系统含配电及控制柜、电缆、桥架等套160,00060,0002自动自控系统含 PLC 系统、桥架、电缆等套180,00080,0003室内照明系统套15,0005,000设备费小计432,350五建（构）筑物1集水井/调节池6x3x4 V=72M 3钢混座130,00030,0002污泥浓缩池36x3x4 V=72M 3钢混座130,00030,0003中间水池3

20、60m钢混台124,00024,0004处理车间29x9m F=81M座1113,400113,400土建费小计197,400六其他材料费1其他（基础、平 台、阀等）6设备费125,94125,941七设计及安装1设计6 （设备费+土建费）137,78537,7852安装、调试15 设备费164,85364,8533监理费2 （设备费+土建费）112,59512,595八税1税费6.40%149,33949,339九合计820,26310.94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湿地工程投资湿地面积确定：根据设定的进

21、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 个单元潜流湿地工程造价估算（一 ）单元池投资估算序项目数量单价（元）总价（元 ）备注1土地平整1207.64916.82覆土体积1207.64916.83粘土体积1356587754砾石体积240132.7931869.62-185砖墙体积39.5450177756植株200000.5100007布水12802808出水1350350合计70883.2（二 ）潜流湿地工程造价序项目数量单价（元）总价（万元）备注1单元池个数770883.249.618242铺助工程1500005合计54.61824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