第三章 人工濕地與廢水處理設(shè)計(jì)

1、1第三章 人工濕地與廢水處理設(shè)計(jì) 作為我們思考的結(jié)果，我們創(chuàng)造了世界。迄今為止，這世界產(chǎn)生的問(wèn)題卻使我們無(wú)法像創(chuàng)造世界那樣容易解決。 阿爾伯特.愛(ài)因斯坦2主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、廢水處理目標(biāo)：常規(guī)處理方法及人工一、廢水處理目標(biāo)：常規(guī)處理方法及人工 濕地技術(shù)簡(jiǎn)述濕地技術(shù)簡(jiǎn)述二、人工濕地的功能和局限性二、人工濕地的功能和局限性三、設(shè)計(jì)過(guò)程三、設(shè)計(jì)過(guò)程四、設(shè)計(jì)新的處理設(shè)施四、設(shè)計(jì)新的處理設(shè)施五、改造現(xiàn)有處理設(shè)施的設(shè)計(jì)五、改造現(xiàn)有處理設(shè)施的設(shè)計(jì)六、設(shè)計(jì)工業(yè)、采礦業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水處理系統(tǒng)六、設(shè)計(jì)工業(yè)、采礦業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水處理系統(tǒng)七、暴雨徑流和雨污合流處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)七、暴雨徑流和雨污合流處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)八、人工濕地的經(jīng)

2、濟(jì)學(xué)問(wèn)題八、人工濕地的經(jīng)濟(jì)學(xué)問(wèn)題3一、廢水處理目標(biāo)：常規(guī)處理方法及一、廢水處理目標(biāo)：常規(guī)處理方法及 人工濕地技術(shù)簡(jiǎn)述人工濕地技術(shù)簡(jiǎn)述（一）環(huán)境衛(wèi)生工程的發(fā)展史（一）環(huán)境衛(wèi)生工程的發(fā)展史 古羅馬城：下水道系統(tǒng)。古羅馬城：下水道系統(tǒng)。Cloaca Maxima長(zhǎng)長(zhǎng)900多多m，高，高4.2m，寬，寬3.2m417世紀(jì)，一些有創(chuàng)新思想的德國(guó)人認(rèn)識(shí)到，若將世紀(jì)，一些有創(chuàng)新思想的德國(guó)人認(rèn)識(shí)到，若將未處理的污水引入一個(gè)大的人工湖，水體的自然未處理的污水引入一個(gè)大的人工湖，水體的自然凈化機(jī)制將會(huì)起作用。凈化機(jī)制將會(huì)起作用。原因：污水中的固體廢棄物會(huì)在水流速度較緩慢原因：污水中的固體廢棄物會(huì)在水流速度較緩慢的

3、水塘中沉淀，從而出水清澈，一般沒(méi)有氣味。的水塘中沉淀，從而出水清澈，一般沒(méi)有氣味。5 1919世紀(jì)后期，英德的工程師和保健專家開創(chuàng)環(huán)世紀(jì)后期，英德的工程師和保健專家開創(chuàng)環(huán)境衛(wèi)生工程（土木工程的分支），意識(shí)到下水境衛(wèi)生工程（土木工程的分支），意識(shí)到下水道系統(tǒng)和廢水處理對(duì)保護(hù)公眾健康的必要性。道系統(tǒng)和廢水處理對(duì)保護(hù)公眾健康的必要性。 一般程序：一般程序：建立下水道系統(tǒng)收集廢水，再采用建立下水道系統(tǒng)收集廢水，再采用沉淀池去除固體物，水再被排放到河流或海灣。沉淀池去除固體物，水再被排放到河流或海灣。 實(shí)踐應(yīng)用：實(shí)踐應(yīng)用：效果顯著。效果顯著。 原因：原因：廢水中需要處理的固體有機(jī)物含量不高。廢水中需要處

4、理的固體有機(jī)物含量不高。6未處理的生活污水的典型組成表未處理的生活污水的典型組成表 (Tchbanoglous,1993)污染物污染物單位單位低濃度低濃度中等濃度中等濃度高濃度高濃度總固形物總固形物mg/L3507201200溶解性固形物溶解性固形物mg/L250500850懸浮性固形物懸浮性固形物mg/L100220350生物需氧量生物需氧量mg/L110220400氮氮mg/L20408571919世紀(jì)中葉，英國(guó)世紀(jì)中葉，英國(guó) 生化需氧量生化需氧量（biochemical biochemical oxygen demandoxygen demand，BODBOD）：表示水中有機(jī)化合物等）：

5、表示水中有機(jī)化合物等含量的一個(gè)綜合指標(biāo)，可反應(yīng)水體污染的程度。含量的一個(gè)綜合指標(biāo)，可反應(yīng)水體污染的程度。指需氧微生物分解水中所含有機(jī)物為無(wú)機(jī)物或氣指需氧微生物分解水中所含有機(jī)物為無(wú)機(jī)物或氣體化時(shí)所需消耗的氧量。以毫克升表示。體化時(shí)所需消耗的氧量。以毫克升表示。2020世紀(jì)初，科學(xué)家開始研究廢水中有機(jī)固體物和世紀(jì)初，科學(xué)家開始研究廢水中有機(jī)固體物和可溶性化合物分解和處理的自然過(guò)程?？扇苄曰衔锓纸夂吞幚淼淖匀贿^(guò)程。82020世紀(jì)世紀(jì)70708080年代，大工程建設(shè)資助項(xiàng)目的建立年代，大工程建設(shè)資助項(xiàng)目的建立帶動(dòng)了大型、復(fù)雜的廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建帶動(dòng)了大型、復(fù)雜的廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)。而節(jié)能

6、、高效、低成本的應(yīng)用技術(shù)未獲得設(shè)。而節(jié)能、高效、低成本的應(yīng)用技術(shù)未獲得發(fā)展。發(fā)展。主流思想：主流思想：無(wú)需考慮生物技術(shù)也能將廢水處理好。無(wú)需考慮生物技術(shù)也能將廢水處理好。設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：固體絮凝沉淀，用高效的曝氣設(shè)備盡固體絮凝沉淀，用高效的曝氣設(shè)備盡可能快、多地在充滿氧氣的反應(yīng)池中繁殖細(xì)菌，可能快、多地在充滿氧氣的反應(yīng)池中繁殖細(xì)菌，然后機(jī)械地進(jìn)行殘余污泥的脫水和濃縮，最終然后機(jī)械地進(jìn)行殘余污泥的脫水和濃縮，最終將它們堆在垃圾場(chǎng)或填入大海。將它們堆在垃圾場(chǎng)或填入大海。9u7070年代末，微生物學(xué)家和生態(tài)學(xué)家通過(guò)對(duì)廢水處年代末，微生物學(xué)家和生態(tài)學(xué)家通過(guò)對(duì)廢水處理的本質(zhì)過(guò)程的研究，認(rèn)識(shí)到自然系統(tǒng)

7、，如水塘、理的本質(zhì)過(guò)程的研究，認(rèn)識(shí)到自然系統(tǒng)，如水塘、沼澤和草地的生態(tài)系統(tǒng)，具有許多優(yōu)勢(shì)和重要的沼澤和草地的生態(tài)系統(tǒng)，具有許多優(yōu)勢(shì)和重要的功能特點(diǎn)，這些生態(tài)系統(tǒng)在廢水處理系統(tǒng)中的應(yīng)功能特點(diǎn)，這些生態(tài)系統(tǒng)在廢水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用具有很大的發(fā)展?jié)摿?。用具有很大的發(fā)展?jié)摿Α自然系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：自然系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：l可以自我維護(hù)、自我調(diào)節(jié)和自我組織；可以自我維護(hù)、自我調(diào)節(jié)和自我組織；l可利用太陽(yáng)能或利用廢水中存在于有機(jī)物內(nèi)的化學(xué)能可利用太陽(yáng)能或利用廢水中存在于有機(jī)物內(nèi)的化學(xué)能l其復(fù)合生態(tài)功能可以處理和降解有毒的有機(jī)化合物和含其復(fù)合生態(tài)功能可以處理和降解有毒的有機(jī)化合物和含金屬的難降解的有機(jī)化合物；金屬的難降解

8、的有機(jī)化合物；l結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易建造，系統(tǒng)的運(yùn)行和管理簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易建造，系統(tǒng)的運(yùn)行和管理簡(jiǎn)單10(二）人工濕地簡(jiǎn)介二）人工濕地簡(jiǎn)介目前，目前，人工濕地廣泛用于處理各種類型污水，人工濕地廣泛用于處理各種類型污水，如城市生活污水、酸性礦山廢水、農(nóng)業(yè)污水等，還如城市生活污水、酸性礦山廢水、農(nóng)業(yè)污水等，還被用于淡水回用水深度處理、凈化富營(yíng)養(yǎng)化水、自被用于淡水回用水深度處理、凈化富營(yíng)養(yǎng)化水、自然保護(hù)、處理硝酸鹽污染的地下含水層。然保護(hù)、處理硝酸鹽污染的地下含水層。在美國(guó)有在美國(guó)有600多處人工濕地工程用于處理市政、多處人工濕地工程用于處理市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水，在丹麥、德國(guó)、英國(guó)各國(guó)至少有工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢

9、水，在丹麥、德國(guó)、英國(guó)各國(guó)至少有200處人工濕地處人工濕地(主要為地下潛流濕地主要為地下潛流濕地) 系統(tǒng)在運(yùn)行。系統(tǒng)在運(yùn)行。新西蘭也有新西蘭也有80多處人工濕地系統(tǒng)被投入使用多處人工濕地系統(tǒng)被投入使用。11北美北美2/3的濕地是自由表面流濕地，其中一半是的濕地是自由表面流濕地，其中一半是自然濕地，其余為人工自由表面流濕地。北美的濕自然濕地，其余為人工自由表面流濕地。北美的濕地主要對(duì)人口較多的地區(qū)進(jìn)行高級(jí)處理。地主要對(duì)人口較多的地區(qū)進(jìn)行高級(jí)處理。在在歐洲應(yīng)用較多的則是地下潛流系統(tǒng)，尤其在歐洲應(yīng)用較多的則是地下潛流系統(tǒng)，尤其在一些東歐國(guó)家應(yīng)用較廣泛。該系統(tǒng)中種植有蘆葦、一些東歐國(guó)家應(yīng)用較廣泛。該系

10、統(tǒng)中種植有蘆葦、菖蒲、香蒲等濕地植物，為了保證潛流，絕大多數(shù)菖蒲、香蒲等濕地植物，為了保證潛流，絕大多數(shù)系統(tǒng)還采用礫石作為填料。此類系統(tǒng)趨向于對(duì)近系統(tǒng)還采用礫石作為填料。此類系統(tǒng)趨向于對(duì)近1000人口當(dāng)量的鄉(xiāng)村級(jí)社區(qū)進(jìn)行二級(jí)處理，但它在人口當(dāng)量的鄉(xiāng)村級(jí)社區(qū)進(jìn)行二級(jí)處理，但它在澳大利亞和南非則被用于處理各類廢水。澳大利亞和南非則被用于處理各類廢水。12中國(guó)中國(guó)1987年（年（“七五七五”）建立了第一個(gè)人工）建立了第一個(gè)人工濕地系統(tǒng)后，在濕地系統(tǒng)后，在人工濕地凈化機(jī)理、系統(tǒng)控制、人工濕地凈化機(jī)理、系統(tǒng)控制、設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)等方面均取得可喜的進(jìn)展。近設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)等方面均取得可喜的進(jìn)展。近10年來(lái)，人

11、工濕地技術(shù)在我國(guó)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)面年來(lái)，人工濕地技術(shù)在我國(guó)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)面源污染控制及生活污水、垃圾場(chǎng)滲濾液、采油廢源污染控制及生活污水、垃圾場(chǎng)滲濾液、采油廢水、啤酒廢水、制漿造紙廢水等的處理。水、啤酒廢水、制漿造紙廢水等的處理。20世紀(jì)世紀(jì)末建成的成都活水公園展示末建成的成都活水公園展示了人工濕地污水處理了人工濕地污水處理新工藝用新工藝用“綠葉鮮花裝飾大地，把清水活魚送還綠葉鮮花裝飾大地，把清水活魚送還自然自然”的魅力。的魅力。13隨著研究逐漸深入，人工濕地還被用于改善飲用隨著研究逐漸深入，人工濕地還被用于改善飲用水源水質(zhì)如利用人工濕地改善北京官?gòu)d水庫(kù)水質(zhì)，出水源水質(zhì)如利用人工濕地改善北京

12、官?gòu)d水庫(kù)水質(zhì)，出水基本滿足地面水水基本滿足地面水類標(biāo)準(zhǔn)。目前，人工濕地還被廣類標(biāo)準(zhǔn)。目前，人工濕地還被廣泛用于新興領(lǐng)域，如利用人工濕地生態(tài)系統(tǒng)去除水體泛用于新興領(lǐng)域，如利用人工濕地生態(tài)系統(tǒng)去除水體中的藻類效果顯著，這說(shuō)明人工濕地系統(tǒng)在污水深度中的藻類效果顯著，這說(shuō)明人工濕地系統(tǒng)在污水深度處理或者在減少水體富營(yíng)養(yǎng)化、抑制藻類瘋長(zhǎng)等方面處理或者在減少水體富營(yíng)養(yǎng)化、抑制藻類瘋長(zhǎng)等方面都有其獨(dú)特的作用。都有其獨(dú)特的作用。14二、人工濕地的功能和局限性二、人工濕地的功能和局限性 （一）功能（一）功能 濕地是一種極有價(jià)值的生態(tài)系統(tǒng)類型，它具有各種生態(tài)系濕地是一種極有價(jià)值的生態(tài)系統(tǒng)類型，它具有各種生態(tài)系統(tǒng)的

13、功能，是單位面積生態(tài)最高的陸地生態(tài)系統(tǒng)。人工統(tǒng)的功能，是單位面積生態(tài)最高的陸地生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地具有自然濕地生態(tài)系統(tǒng)同樣的功能和效應(yīng)。濕地具有自然濕地生態(tài)系統(tǒng)同樣的功能和效應(yīng)。環(huán)境效應(yīng)環(huán)境效應(yīng)：增加大氣濕度；凈化污水；減災(zāi)和保護(hù)瀕危增加大氣濕度；凈化污水；減災(zāi)和保護(hù)瀕危動(dòng)植物；人工濕地植物多樣性和景觀效應(yīng)；美化市容景動(dòng)植物；人工濕地植物多樣性和景觀效應(yīng)；美化市容景觀、襯托建筑、增加藝術(shù)效果的功能；調(diào)節(jié)區(qū)域氣候。觀、襯托建筑、增加藝術(shù)效果的功能；調(diào)節(jié)區(qū)域氣候。經(jīng)濟(jì)效應(yīng)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)：人工濕地的旅游環(huán)境和景觀作用；人工濕地人工濕地的旅游環(huán)境和景觀作用；人工濕地植物的藥用價(jià)值；人工濕地植物的纖維作用。植物

14、的藥用價(jià)值；人工濕地植物的纖維作用。15（二）存在的問(wèn)題及當(dāng)前的解決措施（二）存在的問(wèn)題及當(dāng)前的解決措施p溫度問(wèn)題溫度問(wèn)題：低溫會(huì)導(dǎo)致處理效果顯著降低。低溫會(huì)導(dǎo)致處理效果顯著降低。低溫時(shí)生物活性下降和植物的死亡；低溫時(shí)生物活性下降和植物的死亡；低溫時(shí)表面流和豎流濕地的表面會(huì)結(jié)冰，阻礙了大低溫時(shí)表面流和豎流濕地的表面會(huì)結(jié)冰，阻礙了大氣的復(fù)氧過(guò)程氣的復(fù)氧過(guò)程, 使生化水平降低使生化水平降低,而且減少了有效水深而且減少了有效水深, 縮縮短了停留時(shí)間短了停留時(shí)間,影響處理效果。影響處理效果。p 減小溫度帶來(lái)的影響可采取的措施：減小溫度帶來(lái)的影響可采取的措施：在工藝上可采用潛流人工濕地：在該工藝中表層土

15、在工藝上可采用潛流人工濕地：在該工藝中表層土以及植物的落葉可起一定的保溫效果，以及植物的落葉可起一定的保溫效果， 而且無(wú)表面結(jié)冰而且無(wú)表面結(jié)冰問(wèn)題，因此受溫度的影響較小。問(wèn)題，因此受溫度的影響較小?？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)谋卮胧??？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)谋卮胧?。加?qiáng)前處理單元加強(qiáng)前處理單元, 以減輕濕地的處理負(fù)荷。以減輕濕地的處理負(fù)荷。16p占地面積問(wèn)題占地面積問(wèn)題：人工濕地凈化的機(jī)理與特點(diǎn)使其人工濕地凈化的機(jī)理與特點(diǎn)使其需要較大的占地面積需要較大的占地面積, 約為傳統(tǒng)污水處理的約為傳統(tǒng)污水處理的23倍左右。倍左右。而當(dāng)今，很多城市的土地資源非常寶貴，而當(dāng)今，很多城市的土地資源非常寶貴， 這就為應(yīng)用該這就為應(yīng)

16、用該技術(shù)帶來(lái)了很大的障礙。技術(shù)帶來(lái)了很大的障礙。p解決措施：解決措施：由于自身處理過(guò)程的特殊性由于自身處理過(guò)程的特殊性, 人工濕地技人工濕地技術(shù)在占地上的問(wèn)題很難完全解決。但可以采取適當(dāng)?shù)拇胄g(shù)在占地上的問(wèn)題很難完全解決。但可以采取適當(dāng)?shù)拇胧┮詼p少占用有效的土地資源。施以減少占用有效的土地資源。 選址時(shí)要考慮環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益綜合最優(yōu)化和規(guī)模化選址時(shí)要考慮環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益綜合最優(yōu)化和規(guī)?；囊蛩氐囊蛩? 如如 可將工程選址在市郊區(qū)域，這樣做還能減輕風(fēng)可將工程選址在市郊區(qū)域，這樣做還能減輕風(fēng)沙等對(duì)市區(qū)的影響和破壞。沙等對(duì)市區(qū)的影響和破壞。另外另外, 可采用組合工藝可采用組合工藝, 以提高效率以提高效率,

17、 減少占地面積。減少占地面積。17p出水污染物濃度回升問(wèn)題出水污染物濃度回升問(wèn)題：水生植物生長(zhǎng)周水生植物生長(zhǎng)周期較短和補(bǔ)給水源水質(zhì)等環(huán)境的變化會(huì)引起植株期較短和補(bǔ)給水源水質(zhì)等環(huán)境的變化會(huì)引起植株的衰竭和腐爛，腐爛的莖、葉容易消耗水體中的的衰竭和腐爛，腐爛的莖、葉容易消耗水體中的溶解氧使河床上升、底泥增多，其中釋放出的有溶解氧使河床上升、底泥增多，其中釋放出的有機(jī)物、氨氮等導(dǎo)致水體污染物回升，容易造成水機(jī)物、氨氮等導(dǎo)致水體污染物回升，容易造成水體的二次污染。體的二次污染。p解決辦法：解決辦法：及時(shí)收割調(diào)控，并將莖和葉移出及時(shí)收割調(diào)控，并將莖和葉移出水體，以便有效削減氮、磷并培育維護(hù)良好生態(tài)水體，

18、以便有效削減氮、磷并培育維護(hù)良好生態(tài)系統(tǒng)和促進(jìn)健康水體的形成。系統(tǒng)和促進(jìn)健康水體的形成。18p堵塞問(wèn)題堵塞問(wèn)題：隨著時(shí)間推移隨著時(shí)間推移, , 濕地中部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濕地中部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)逐漸積累會(huì)逐漸積累, ,濕地中的微生物也相應(yīng)繁殖濕地中的微生物也相應(yīng)繁殖, , 再加上植物的再加上植物的腐敗腐敗, , 若維護(hù)不當(dāng)若維護(hù)不當(dāng), , 很容易產(chǎn)生淤積、阻塞現(xiàn)象。這種現(xiàn)很容易產(chǎn)生淤積、阻塞現(xiàn)象。這種現(xiàn)象不僅會(huì)影響水的流速象不僅會(huì)影響水的流速, , 而且會(huì)影響水的復(fù)氧而且會(huì)影響水的復(fù)氧, , 從而影響從而影響到微生物的活性進(jìn)而影響到處理效果。到微生物的活性進(jìn)而影響到處理效果。p解決辦法解決辦法: : 選擇

19、適當(dāng)?shù)奶盍?，最好是多孔、質(zhì)輕、選擇適當(dāng)?shù)奶盍?，最好是多孔、質(zhì)輕、不易板結(jié)的材質(zhì)不易板結(jié)的材質(zhì), , 采用合適的操作工藝采用合適的操作工藝, , 可以通過(guò)一定的可以通過(guò)一定的間歇進(jìn)水來(lái)恢復(fù)濕地的滲透速率間歇進(jìn)水來(lái)恢復(fù)濕地的滲透速率, , 選擇適當(dāng)?shù)闹参锩芏炔⑦x擇適當(dāng)?shù)闹参锩芏炔⒓皶r(shí)維護(hù)及時(shí)維護(hù)。19溫度對(duì)碳素循環(huán)的影響溫度對(duì)碳素循環(huán)的影響作為自然周期一部分的作為自然周期一部分的碳素循環(huán)碳素循環(huán)是濕地生是濕地生態(tài)的一個(gè)基本要素。態(tài)的一個(gè)基本要素。溫度由溫度由10升至升至20 時(shí)，微生物的活性可時(shí)，微生物的活性可增加一倍。增加一倍。熱帶雨林土壤中的枯枝落葉遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于植物熱帶雨林土壤中的枯枝落葉遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于

20、植物地上部分的生物量。地上部分的生物量。北極地區(qū)泥潭沼澤地上枯枝殘葉到處可見(jiàn)北極地區(qū)泥潭沼澤地上枯枝殘葉到處可見(jiàn)2021溫度對(duì)氮和磷的影響溫度對(duì)氮和磷的影響 營(yíng)養(yǎng)物氮和磷被濕地生態(tài)系統(tǒng)去除營(yíng)養(yǎng)物氮和磷被濕地生態(tài)系統(tǒng)去除或利用是一個(gè)與溫度有關(guān)的過(guò)程。這個(gè)或利用是一個(gè)與溫度有關(guān)的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程主要是生物過(guò)程。其局限性就是有過(guò)程主要是生物過(guò)程。其局限性就是有季節(jié)性，反映了植物的生長(zhǎng)隨溫度升高季節(jié)性，反映了植物的生長(zhǎng)隨溫度升高而增長(zhǎng)。而增長(zhǎng)。2223三、設(shè)計(jì)過(guò)程三、設(shè)計(jì)過(guò)程（一）社區(qū)居民對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和分析（一）社區(qū)居民對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和分析（二）規(guī)劃：（二）規(guī)劃：成立規(guī)劃組，做出預(yù)算，列出進(jìn)度表，成立規(guī)劃

21、組，做出預(yù)算，列出進(jìn)度表，論證問(wèn)題的性質(zhì)和規(guī)模，然后進(jìn)入公眾參與的過(guò)論證問(wèn)題的性質(zhì)和規(guī)模，然后進(jìn)入公眾參與的過(guò)程，選擇設(shè)計(jì)廢水處理廠的工程設(shè)計(jì)公司。程，選擇設(shè)計(jì)廢水處理廠的工程設(shè)計(jì)公司。24四、設(shè)計(jì)新的處理設(shè)施四、設(shè)計(jì)新的處理設(shè)施 設(shè)計(jì)廢水處理設(shè)施是工程師的職責(zé)?？紤]設(shè)計(jì)廢水處理設(shè)施是工程師的職責(zé)?？紤]到處理設(shè)施對(duì)周圍環(huán)境的影響，以及處理后的到處理設(shè)施對(duì)周圍環(huán)境的影響，以及處理后的污水可能回用以建立動(dòng)植物生境或作為景觀用污水可能回用以建立動(dòng)植物生境或作為景觀用水，設(shè)計(jì)組應(yīng)有多學(xué)科的共同參與。如果可行水，設(shè)計(jì)組應(yīng)有多學(xué)科的共同參與。如果可行性研究結(jié)果表明人工濕地是最有成本效益的選性研究結(jié)果表明人

22、工濕地是最有成本效益的選擇，則設(shè)計(jì)中要考慮以下方面：擇，則設(shè)計(jì)中要考慮以下方面：25（一）估計(jì)廢水流量（一）估計(jì)廢水流量確定人均廢水量和每戶的平均流量：參考資料確定人均廢水量和每戶的平均流量：參考資料+ 該地區(qū)類似處理系統(tǒng)的結(jié)果。該地區(qū)類似處理系統(tǒng)的結(jié)果。估計(jì)在系統(tǒng)的使用壽命期內(nèi)可能增加的新家庭估計(jì)在系統(tǒng)的使用壽命期內(nèi)可能增加的新家庭戶數(shù)。通常，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命為戶數(shù)。通常，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命為20年，而新增年，而新增戶數(shù)一般參考該社區(qū)過(guò)去的人口增長(zhǎng)率。戶數(shù)一般參考該社區(qū)過(guò)去的人口增長(zhǎng)率。26（二）驗(yàn)證廢水的性質(zhì)（二）驗(yàn)證廢水的性質(zhì) 設(shè)計(jì)者需要估測(cè)欲處理廢水生物需氧量、設(shè)計(jì)者需要估測(cè)欲處理廢水生物需

23、氧量、總固體懸浮物、總氮、總磷的含量，這總固體懸浮物、總氮、總磷的含量，這些數(shù)據(jù)與社區(qū)的特點(diǎn)以及商業(yè)機(jī)構(gòu)、工些數(shù)據(jù)與社區(qū)的特點(diǎn)以及商業(yè)機(jī)構(gòu)、工廠和餐館的數(shù)量有關(guān)。廠和餐館的數(shù)量有關(guān)。 如果收集系統(tǒng)適當(dāng)，檢測(cè)一周的廢水樣如果收集系統(tǒng)適當(dāng)，檢測(cè)一周的廢水樣品將能提供廢水水質(zhì)參數(shù)的精確數(shù)據(jù)。品將能提供廢水水質(zhì)參數(shù)的精確數(shù)據(jù)。27（三）排放許可標(biāo)準(zhǔn)（三）排放許可標(biāo)準(zhǔn)1996年，年，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-96) 2002年，年，城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002 2006年，年，城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)

24、準(zhǔn)（GB18918-2002）修改單）修改單 。28（四）初步選址的評(píng)估（四）初步選址的評(píng)估 選擇一個(gè)新的廢水處理廠址時(shí)，需要使用包括選擇一個(gè)新的廢水處理廠址時(shí)，需要使用包括整個(gè)社區(qū)的地圖，同時(shí)結(jié)合土壤保護(hù)地圖來(lái)確整個(gè)社區(qū)的地圖，同時(shí)結(jié)合土壤保護(hù)地圖來(lái)確定可供選擇的地點(diǎn)。然后按適合性排列出點(diǎn)的定可供選擇的地點(diǎn)。然后按適合性排列出點(diǎn)的順序。順序。29（五）所選地點(diǎn)的地形（五）所選地點(diǎn)的地形 初步選址后，應(yīng)該獲得一張最可能選定的地點(diǎn)初步選址后，應(yīng)該獲得一張最可能選定的地點(diǎn)的地形圖。要能確定所選地點(diǎn)邊界狀況、現(xiàn)存的地形圖。要能確定所選地點(diǎn)邊界狀況、現(xiàn)存的構(gòu)筑物、水井、公用事業(yè)以及其他相關(guān)的構(gòu)的構(gòu)筑物

25、、水井、公用事業(yè)以及其他相關(guān)的構(gòu)筑物。地形圖上的等高線之間的間隔應(yīng)為筑物。地形圖上的等高線之間的間隔應(yīng)為3060cm。30（六）所選地點(diǎn)的土壤和地下水情況（六）所選地點(diǎn)的土壤和地下水情況p應(yīng)取得至少三個(gè)地點(diǎn)、鉆孔深度至少應(yīng)取得至少三個(gè)地點(diǎn)、鉆孔深度至少1.5米的米的土壤鉆孔資料。土壤應(yīng)該按其類型和滲透性分土壤鉆孔資料。土壤應(yīng)該按其類型和滲透性分類。確定滲透性要用至少類。確定滲透性要用至少7m2的水池試驗(yàn)。的水池試驗(yàn)。p地下水的深度：考慮用地下滲透、滲透池或土地下水的深度：考慮用地下滲透、滲透池或土地用作最終處理，應(yīng)該取得地下含水土層的水地用作最終處理，應(yīng)該取得地下含水土層的水質(zhì)資料，還應(yīng)該分析

26、地下水的水質(zhì)特性。質(zhì)資料，還應(yīng)該分析地下水的水質(zhì)特性。31（七）氣候（七）氣候廢水處理要受到水溫的影響。以下信息很重要：廢水處理要受到水溫的影響。以下信息很重要：1、月均氣溫，尤其是、月均氣溫，尤其是1月份；月份；2、降雨量，包括、降雨量，包括24h暴雨事件暴雨事件3、蒸發(fā)蒸騰量、蒸發(fā)蒸騰量4、75cm深處的土壤溫度深處的土壤溫度5、太陽(yáng)輻射、太陽(yáng)輻射另外，還要考慮到地方小氣候。另外，還要考慮到地方小氣候。32（八）下水道系統(tǒng)（八）下水道系統(tǒng)p 現(xiàn)存的下水道可能對(duì)處理的廢水的流量和水現(xiàn)存的下水道可能對(duì)處理的廢水的流量和水質(zhì)有很大的影響。如果是流入和滲透量都很大，質(zhì)有很大的影響。如果是流入和滲透

27、量都很大，則可能需要改造該系統(tǒng)。則可能需要改造該系統(tǒng)。p 新的污水收集系統(tǒng)一般沒(méi)有顯著的滲透和流新的污水收集系統(tǒng)一般沒(méi)有顯著的滲透和流入問(wèn)題，廢水的流量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的下水道系統(tǒng)。入問(wèn)題，廢水的流量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的下水道系統(tǒng)。而相應(yīng)的污染物濃度較高，可考慮已有的化糞而相應(yīng)的污染物濃度較高，可考慮已有的化糞池的作用。池的作用。33（九）設(shè)計(jì)舉例（九）設(shè)計(jì)舉例1、科羅拉多州、科羅拉多州Ouray市市已有下水道系統(tǒng)，需要全新的廢水處理系統(tǒng)。已有下水道系統(tǒng)，需要全新的廢水處理系統(tǒng)。20世紀(jì)世紀(jì)80年代，年代， Ouray市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)快速，老的處理系統(tǒng)被污市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)快速，老的處理系統(tǒng)被污泥填滿，機(jī)械曝氣設(shè)備也需要

28、更換，下水道系統(tǒng)基本能用。泥填滿，機(jī)械曝氣設(shè)備也需要更換，下水道系統(tǒng)基本能用。Ouray市位于峽谷中，河邊可利用土地有限，不可用土地處市位于峽谷中，河邊可利用土地有限，不可用土地處理?？紤]的方法包括曝氣塘、活性污泥法、氧化溝。理?？紤]的方法包括曝氣塘、活性污泥法、氧化溝。設(shè)計(jì)：選用成本低的曝氣塘法，再用表面人工濕地對(duì)生物需設(shè)計(jì)：選用成本低的曝氣塘法，再用表面人工濕地對(duì)生物需氧量和總固體懸浮物去除。氧量和總固體懸浮物去除。3435362、新墨西哥州的卡普廷村、新墨西哥州的卡普廷村（1）項(xiàng)目介紹：卡普廷村是一個(gè)小社區(qū)，原有的）項(xiàng)目介紹：卡普廷村是一個(gè)小社區(qū)，原有的污水氧化塘已被污泥填滿。需要新的處

29、理系統(tǒng)處污水氧化塘已被污泥填滿。需要新的處理系統(tǒng)處理現(xiàn)有廢水和適應(yīng)預(yù)期的人口增長(zhǎng)。理現(xiàn)有廢水和適應(yīng)預(yù)期的人口增長(zhǎng)。 a. 設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)流量=85 000加侖加侖/天天 b. 用土地應(yīng)用方法實(shí)現(xiàn)零排放用土地應(yīng)用方法實(shí)現(xiàn)零排放 c. 冬季溫度冬季溫度-15 ，夏季溫度，夏季溫度95 d. 為美國(guó)的魚類和野生動(dòng)物提供生境為美國(guó)的魚類和野生動(dòng)物提供生境37（2）有限資金：需要投資成本和運(yùn)行成本較低的）有限資金：需要投資成本和運(yùn)行成本較低的系統(tǒng)。投資成本為系統(tǒng)。投資成本為304000美元。美元。（3）技術(shù)：采用競(jìng)標(biāo)方式聘用有合適經(jīng)驗(yàn)和資質(zhì)）技術(shù)：采用競(jìng)標(biāo)方式聘用有合適經(jīng)驗(yàn)和資質(zhì)的工程公司。的工程公司。（

30、4）設(shè)計(jì)目標(biāo)：建立一個(gè)能處理）設(shè)計(jì)目標(biāo)：建立一個(gè)能處理85 000加侖加侖/天的天的具有成本效益的系統(tǒng)，并以湖和沼澤的形式為社具有成本效益的系統(tǒng)，并以湖和沼澤的形式為社區(qū)提供一個(gè)美觀的休閑場(chǎng)所。區(qū)提供一個(gè)美觀的休閑場(chǎng)所。38393、內(nèi)布拉斯加州的、內(nèi)布拉斯加州的漢森湖漢森湖（1）項(xiàng)目介紹：該地區(qū)地下水的水位相當(dāng)高，水）項(xiàng)目介紹：該地區(qū)地下水的水位相當(dāng)高，水可在沙質(zhì)壤土層中自由流動(dòng)。土地過(guò)濾系統(tǒng)和可在沙質(zhì)壤土層中自由流動(dòng)。土地過(guò)濾系統(tǒng)和水井設(shè)置得很近，導(dǎo)致地下水質(zhì)污染。該地區(qū)水井設(shè)置得很近，導(dǎo)致地下水質(zhì)污染。該地區(qū)未建立過(guò)濕地，且資金有限。未建立過(guò)濕地，且資金有限。（2）解決方案：社區(qū)對(duì)）解決方

31、案：社區(qū)對(duì)4種不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行種不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，選擇了人工濕地方案。評(píng)估，選擇了人工濕地方案。40414、墨西哥特拉斯卡拉的基爾塔拉鎮(zhèn)、墨西哥特拉斯卡拉的基爾塔拉鎮(zhèn)（1）項(xiàng)目介紹：約）項(xiàng)目介紹：約4000居民，有下水道系統(tǒng)，無(wú)廢水處理系居民，有下水道系統(tǒng)，無(wú)廢水處理系統(tǒng)。該鎮(zhèn)廢水的生物需氧量是美國(guó)城市廢水標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)。該鎮(zhèn)廢水的生物需氧量是美國(guó)城市廢水標(biāo)準(zhǔn)的48倍，倍，政府需要一個(gè)成本低、容易維護(hù)和政府需要一個(gè)成本低、容易維護(hù)和 運(yùn)行的處理系統(tǒng)。資金運(yùn)行的處理系統(tǒng)。資金有限。有限。 （2）設(shè)計(jì)目標(biāo)：當(dāng)?shù)赝寥谰o實(shí)，地貌多山，選址和施工困難。）設(shè)計(jì)目標(biāo)：當(dāng)?shù)赝寥谰o實(shí)，地貌多山，選址和施工困難

32、。 a. 達(dá)到或超過(guò)墨西哥的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。達(dá)到或超過(guò)墨西哥的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。 b. 用本地的材料和勞工。使設(shè)備和電耗減至最少。用本地的材料和勞工。使設(shè)備和電耗減至最少。 c. 建立一個(gè)美觀的沒(méi)有氣味的處理系統(tǒng)，運(yùn)行和管理維護(hù)簡(jiǎn)建立一個(gè)美觀的沒(méi)有氣味的處理系統(tǒng)，運(yùn)行和管理維護(hù)簡(jiǎn)單。單。42431990年年7月建起我國(guó)第一個(gè)人工濕地污水處月建起我國(guó)第一個(gè)人工濕地污水處理工程理工程深圳白泥坑人工濕地處理系統(tǒng)。深圳白泥坑人工濕地處理系統(tǒng)。白泥坑人工濕地污水處理系統(tǒng)位于深圳市寶白泥坑人工濕地污水處理系統(tǒng)位于深圳市寶安縣百泥坑村南安縣百泥坑村南500m處。水系沿山角流向海灣處。水系沿山角流向海灣屬海洋性氣候

33、。占地面積屬海洋性氣候。占地面積189畝，日處理量畝，日處理量3100m3/d廢水。其處理流程見(jiàn)下圖廢水。其處理流程見(jiàn)下圖：5 5、深圳白泥坑人工濕地處理系統(tǒng)深圳白泥坑人工濕地處理系統(tǒng)44深圳白泥坑人工濕地處理流程圖深圳白泥坑人工濕地處理流程圖 45人工濕地及氧化塘系統(tǒng)各單元的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1：46 經(jīng)過(guò)近兩年的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，出水效果較好。除氨氮指標(biāo)效果不明顯外，其余指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的二級(jí)處理排放標(biāo)準(zhǔn)。該工程無(wú)動(dòng)力消耗，管理較方便，除每月作一次水質(zhì)監(jiān)測(cè)外，平時(shí)無(wú)需其它管理。從外觀看，進(jìn)水水質(zhì)略顯渾濁，但無(wú)色無(wú)臭，是一個(gè)村鎮(zhèn)排出的生活污水及少量村辦企業(yè)的廢水匯合而成。其運(yùn)行費(fèi)用為0.02元/m3僅

34、為傳統(tǒng)活性污泥法的10。476、山東膠南市污水處理廠、山東膠南市污水處理廠 膠南市位于山東半島西南部，其市區(qū)三面環(huán)山，膠南市位于山東半島西南部，其市區(qū)三面環(huán)山，一面臨海。其排水系統(tǒng)多采用雨污分流制，工業(yè)廢一面臨海。其排水系統(tǒng)多采用雨污分流制，工業(yè)廢水與生活污水量之比為水與生活污水量之比為1 1：4 4，工業(yè)廢水主要來(lái)源于，工業(yè)廢水主要來(lái)源于造紙，化工，印染，紡織，食品加工，釀造，橡膠，造紙，化工，印染，紡織，食品加工，釀造，橡膠，熱電等企業(yè)。熱電等企業(yè)。以處理污水量以處理污水量6161x10 x104 4m m3 3/d/d計(jì)，在建造污水處理廠前計(jì)，在建造污水處理廠前對(duì)各種處理流程進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技

35、術(shù)比較，見(jiàn)下表對(duì)各種處理流程進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，見(jiàn)下表485種污水處理工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表種污水處理工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表49山東膠南市山東膠南市污水處理廠工藝流程污水處理廠工藝流程 50五、改造現(xiàn)有處理設(shè)施的設(shè)計(jì)五、改造現(xiàn)有處理設(shè)施的設(shè)計(jì)p改造現(xiàn)有處理設(shè)施的設(shè)計(jì)通常包括添加附加處改造現(xiàn)有處理設(shè)施的設(shè)計(jì)通常包括添加附加處理工藝或設(shè)計(jì)全新的設(shè)施取代舊的設(shè)施，以使理工藝或設(shè)計(jì)全新的設(shè)施取代舊的設(shè)施，以使現(xiàn)有的設(shè)施滿足新的要求。估計(jì)最終的流量是現(xiàn)有的設(shè)施滿足新的要求。估計(jì)最終的流量是一個(gè)主要的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，通常也是最關(guān)鍵的問(wèn)題。一個(gè)主要的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，通常也是最關(guān)鍵的問(wèn)題。p在任何一種情況下，人工濕地對(duì)小社區(qū)都是

36、一在任何一種情況下，人工濕地對(duì)小社區(qū)都是一個(gè)好選擇，因?yàn)楝F(xiàn)有處理設(shè)施可以與濕地聯(lián)用。個(gè)好選擇，因?yàn)楝F(xiàn)有處理設(shè)施可以與濕地聯(lián)用?？梢砸袁F(xiàn)有的氧化塘作為初級(jí)處理單元，而在可以以現(xiàn)有的氧化塘作為初級(jí)處理單元，而在濕地系統(tǒng)中進(jìn)行二級(jí)或三級(jí)處理。濕地系統(tǒng)中進(jìn)行二級(jí)或三級(jí)處理。51六、設(shè)計(jì)工業(yè)、采礦業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水六、設(shè)計(jì)工業(yè)、采礦業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水 處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)p難點(diǎn)和重點(diǎn)：如何準(zhǔn)確估測(cè)廢水的流量和分析廢難點(diǎn)和重點(diǎn)：如何準(zhǔn)確估測(cè)廢水的流量和分析廢水的特性。水的特性。p廢水性質(zhì)分析需要毒物學(xué)家的建議。由于廢水中廢水性質(zhì)分析需要毒物學(xué)家的建議。由于廢水中可能缺乏營(yíng)養(yǎng)，還可能需要微生物學(xué)家的參與。可能缺乏營(yíng)養(yǎng)，還可

37、能需要微生物學(xué)家的參與。p設(shè)計(jì)理念：幾乎所有的工業(yè)污染物都可以利用細(xì)設(shè)計(jì)理念：幾乎所有的工業(yè)污染物都可以利用細(xì)菌、植物和真菌的作用進(jìn)行生物修復(fù)，而創(chuàng)造生菌、植物和真菌的作用進(jìn)行生物修復(fù)，而創(chuàng)造生物修復(fù)過(guò)程的理想條件的最佳環(huán)境就是濕地。物修復(fù)過(guò)程的理想條件的最佳環(huán)境就是濕地。52p 設(shè)計(jì)中的一般規(guī)則設(shè)計(jì)中的一般規(guī)則 創(chuàng)造生物條件改變創(chuàng)造生物條件改變pH值至中性；值至中性； 保證所有營(yíng)養(yǎng)物以適當(dāng)?shù)谋壤嬖冢槐ＷC所有營(yíng)養(yǎng)物以適當(dāng)?shù)谋壤嬖冢?不斷添加微量營(yíng)養(yǎng)素；不斷添加微量營(yíng)養(yǎng)素； 篩選分解力強(qiáng)的細(xì)菌接種到濕地；篩選分解力強(qiáng)的細(xì)菌接種到濕地； 選擇適合于這一地區(qū)水質(zhì)的植物；選擇適合于這一地區(qū)水質(zhì)的植

38、物； 咨詢相關(guān)專家獲得幫助咨詢相關(guān)專家獲得幫助 53七、暴雨徑流和雨污合流處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)七、暴雨徑流和雨污合流處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)p 雨水徑流的特點(diǎn)：雨水徑流的特點(diǎn)：l 水流量間歇、不均勻，季節(jié)變化性很大；水流量間歇、不均勻，季節(jié)變化性很大；l 水質(zhì)參數(shù)的可變性：初期的主要污染物水質(zhì)參數(shù)的可變性：初期的主要污染物是金屬和石油烴類化合物，隨后污染物濃是金屬和石油烴類化合物，隨后污染物濃度下降。度下降。54p設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案l 確定要處理的徑流水量：對(duì)不同的暴雨事件造確定要處理的徑流水量：對(duì)不同的暴雨事件造成的徑流采樣。成的徑流采樣。l 調(diào)查可能建立處理設(shè)施的場(chǎng)地。調(diào)查可能建立處理設(shè)施的場(chǎng)地。l 構(gòu)建人工濕地：采用表面流濕地去除揮發(fā)性有構(gòu)建人工濕地：采用表面流濕地去除揮發(fā)性有機(jī)物、特別是石油烴類物質(zhì)效果好機(jī)物、特別是石油烴類物質(zhì)效果好l 要有合適預(yù)防措施來(lái)防止沉積物和垃圾的堆積或要有合適預(yù)防措施來(lái)防止沉積物和垃圾的堆積或堵塞堵塞55八、人工濕地的經(jīng)濟(jì)學(xué)問(wèn)題八、人工濕地的經(jīng)濟(jì)學(xué)問(wèn)題（一）潛流系統(tǒng)（一）潛流系統(tǒng)（Subsurface Flow Systems） 影響處理廢水的濕地成本的因素：影響處理廢水的濕地成本的因素：（1）水流滯留時(shí)間）水流滯留時(shí)間（2）處理目標(biāo)）處理目標(biāo)（3