人工濕地設(shè)計(jì)參數(shù)

.2人工濕地污水處理技術(shù)設(shè)計(jì)原理5.2.1人工濕地設(shè)計(jì)內(nèi)容[46]（1） 確定詳細(xì)的廢水流速，污染物負(fù)荷及期望的處理效果。（2） 優(yōu)化區(qū)域結(jié)構(gòu)，進(jìn)出水區(qū)域結(jié)構(gòu)要利于水控制、水循環(huán)和分配等。（3） 處理單元的接連水渠構(gòu)造根據(jù)情況選擇串聯(lián)或者并聯(lián)。（4） 改變處理單元內(nèi)部及不同處理單元之間的深度，以利于更好的分配水流、形成多樣性環(huán)境及有利于污染物的去除。（5） 制定濕地植物的選擇方案、種植密度、種植方式等。（6） 制定良好的運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃，以便后續(xù)的維護(hù)管理。5.2.2人工濕地設(shè)計(jì)參數(shù)人工濕地的設(shè)計(jì)因素會(huì)影響到其運(yùn)行效果，主要的設(shè)計(jì)參數(shù)包括濕地尺寸參數(shù)、水力參數(shù)和構(gòu)造參數(shù)三類。其中，濕地尺寸參數(shù)主要包括濕地長(zhǎng)寬比、面積、深度等；水力參數(shù)主要包括水力停留時(shí)間、表面負(fù)荷率、水力坡度、水動(dòng)力彌散系數(shù)等；構(gòu)造參數(shù)主要包括填料種類、滲透性、植物選種等。5.2.2.1水力停留時(shí)間（HydraulicRetentionTime,HRT）人工濕地水力停留時(shí)間是指污水在濕地內(nèi)部平均駐留時(shí)間，是人工濕地處理系統(tǒng)最重要的參數(shù)之一，它影響系統(tǒng)的除氮除磷效果，水利停留時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)氮磷的去除效果越好。理論上的HRT可按照下列公式計(jì)算：t=Vx￡/Q，其中，V是人工濕地基質(zhì)在自然狀態(tài)下的體積，m3；e是孔隙率，%；Q是人工濕地設(shè)計(jì)水量，m3/d。但是在實(shí)際運(yùn)行中，隨著孔隙率的變化，水力停留時(shí)間通常為理論值的40%~80%。通常情況下，表面流人工濕地2天左右即可在沉降區(qū)去除大約80%的總懸浮物。英國(guó)環(huán)境署對(duì)表面流人工濕地的好氧反應(yīng)區(qū)研究表明，水力停留達(dá)到2d以上后，各類藻類開始生長(zhǎng)，引起pH變化，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，促進(jìn)氨氮的揮發(fā)，磷的沉降，不過為了防止水華，HRT限制在3~4天左右。Kadlec則認(rèn)為，在人工濕地的植物凈化區(qū)域，1~2天即可去除90%的NO2-N，也就是說2~3天的時(shí)間可保證反硝化的進(jìn)行[47]。Dierverg則在潛流系統(tǒng)中證實(shí)了潛流人工濕地的厭氧區(qū)域適合系統(tǒng)的反硝化作用，在HRT為2~4天時(shí)候，發(fā)生強(qiáng)烈的反硝化脫氮[48]。我國(guó)環(huán)保部的人工濕地處理工程技術(shù)規(guī)范也指出表面流人工濕地的停留時(shí)間4~8天為宜，潛流人工濕地1~3天為佳。5.2.2.2表面負(fù)荷率表面負(fù)荷率(ALR)指單位面積人工濕地對(duì)污染物所能承受的最大負(fù)荷。根據(jù)美國(guó)國(guó)家環(huán)保局資料[49]，在設(shè)計(jì)過程中，利用表面負(fù)荷率可以計(jì)算濕地面積，公式如下：As=(Q)(Co)/ALR，其中，As為人工濕地面積，Q為進(jìn)水量，Co為污染物濃度。5.2.2.3水力坡度水力坡度是指污水在人工濕地內(nèi)沿水流方向單位滲流路程長(zhǎng)度上的水位下降值?？砂凑杖缦掠?jì)算，i=AH/Lx100%。其中，i為水力坡度，AH為污水在人工濕地內(nèi)滲流路程長(zhǎng)度上的水位下降值，L污水在人工濕地內(nèi)滲流路程的水平距離。水力坡度也是人工濕地重要的影響因素之一，可以防止?jié)竦貎?nèi)部發(fā)生回水，進(jìn)水產(chǎn)生滯留阻塞等問題。有研究者建議，表面流人工濕地的水力坡度取0.5%以內(nèi)，潛流人工濕地取1%[50]。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，水力坡度這一參數(shù)，往往還需要根據(jù)基質(zhì)性質(zhì)及濕地的尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，例如，礫石為基質(zhì)的人工濕地的水力坡度一般取2%為宜。5.2.2.4表面有機(jī)負(fù)荷表面有機(jī)負(fù)荷值每平方米人工濕地在單位時(shí)間內(nèi)去除的五日生化需氧量?？砂凑杖缦鹿接?jì)算，qos=Qx(C0-C1)x10-3/A，其中，qos表面有機(jī)負(fù)荷，kg/(m7d)；Q為人工濕地設(shè)計(jì)水量，m3/d；C0為人工濕地進(jìn)水BOD5濃度，mg/L；A為人工濕地面積，血。5.2.2.5濕地尺寸人工濕地的面積應(yīng)該按照五日生化需氧量表面有機(jī)負(fù)荷來確定，長(zhǎng)度可按照L=As/W來計(jì)算，寬度可根據(jù)達(dá)西定律和一些相關(guān)數(shù)據(jù)來算，W=Q?As/K-dh-DWo經(jīng)驗(yàn)表面，人工濕地處理單元長(zhǎng)度一般為20-50米。過長(zhǎng)，容易形成死區(qū)，水位也不容易調(diào)節(jié)，影響植物生長(zhǎng)和處理效果。潛流人工濕地的大部分BOD及懸浮物都在進(jìn)水區(qū)前幾米的區(qū)域內(nèi)去除，因此也有研究者建議潛流濕地長(zhǎng)度控制在12~30米之間［51］。我國(guó)國(guó)家環(huán)保部人工濕地處理工程技術(shù)規(guī)范中，將潛流人工濕地單元的長(zhǎng)寬比宜控制在3:1以下；表面流人工濕地控制在3:1~5:1，當(dāng)區(qū)域受限，長(zhǎng)寬比>10:1時(shí)候，需要計(jì)算死水曲線。5.2.2.6濕地系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)人工濕地中有機(jī)物的降解，硝化作用，吸附作用等通常遵循一階動(dòng)力學(xué)方程［52］Ce/Co=e-KTt,其中，Co為進(jìn)水BOD平均濃度，mg/L；Ce為出水BOD平均濃度，mg/L,KT為T溫度下的一階反應(yīng)速率常數(shù)，day-1;t為水力停留時(shí)間，day。5.2.3人工濕地設(shè)計(jì)步驟（6—71）（1） 選擇植物種類，確定床體及水的深度。（2） 確定水力坡度，一般不超過1%。（3） 選擇基質(zhì)，對(duì)于潛流人工濕地，還應(yīng)確定水利傳導(dǎo)率和孔隙率。（4） 根據(jù)Q=AcKxS，確定人工濕地?cái)嗝婷娣e。其中，Ac為斷面面積，血；Kx為基質(zhì)的水力傳導(dǎo)率，m/day；S為水力坡度。（5） 根據(jù)公式W=Ac/D=Q/KsSD，確定濕地的寬度。（6） 根據(jù)kT=k20020（T-20），計(jì)算速率常數(shù)。其中，k20020分別是20C時(shí)的速率常數(shù)和其溫度系數(shù)。（7） 根據(jù)水力負(fù)荷，確定濕地系統(tǒng)的表面積公式：其中，n為基質(zhì)的孔隙率，％。（8）根據(jù)表面積確定濕地的長(zhǎng)度L/r