潛流人工濕地設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)分析

收稿日期:2001-05-09.作者簡介:崔玉波(1968~,男,內(nèi)蒙古林西縣人,副教授,碩士.3吉林建筑工程學(xué)院青年基金項(xiàng)目.文章編號:100920185(20020320009203潛流人工濕地設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)分析崔玉波宋鐵紅王翠蘭(吉林建筑工程學(xué)院環(huán)境工程系,長春130021摘要:介紹了潛流人工濕地設(shè)計(jì)參數(shù)和考慮因素,以期將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成能夠最大程度發(fā)揮天然濕地的物理、化學(xué),以及生物潛能的工程系統(tǒng).經(jīng)過經(jīng)濟(jì)對比發(fā)現(xiàn),該技術(shù)較傳統(tǒng)的廢水處理具有投資低和運(yùn)行管理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),是小城鎮(zhèn)和農(nóng)村進(jìn)行廢水處理的較佳選擇.關(guān)鍵詞:潛流人工濕地;設(shè)計(jì);經(jīng)濟(jì)分析中圖分類號:X52文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A1設(shè)計(jì)參數(shù)和考慮的因素潛流人工濕地較傳統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是其簡單性.而通過預(yù)處理、曝氣、回流,以及其它機(jī)械方法來改善濕地性能的做法失去了濕地技術(shù)簡單性的優(yōu)點(diǎn).由于可提供的工具有限,在工程中改進(jìn)就更困難.理想床體規(guī)格:長寬比影響B(tài)OD,TSS和氨的去除,較大的長寬比較好,一般為4∶1.分區(qū):較大的潛流人工濕地應(yīng)該分區(qū),分成幾個(gè)平行的單元,這樣可以分配流量,利于植物管理和保護(hù)植物免受病蟲危害.潛流人工濕地的大小,可通過一些經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)公式求得,這些公式是通過廢水流經(jīng)多孔床體的推流式模型和達(dá)西定律推導(dǎo)所得.橫斷面:Ac=Q/(Ks×S式中Ac—橫斷面面積(寬×深(m2;Ks—水力傳導(dǎo)率(m3/m2?d;Q—流量(m3/d;S—床體坡度(m/m.BOD去除率:BOD去除率是在推流式一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的.A=Q((lnC0-lnCe/(KT×d×Φ式中A—濕地面積(m3;Q—流量(m3/d;C0—進(jìn)水BOD(mg/L;Ce—出水BOD(mg/L;KT—一級反應(yīng)速率常數(shù)(d-1;d—床體深度(m;Φ—床體孔隙度;T—溫度℃.一級反應(yīng)速率常數(shù)由下式計(jì)算:第19卷第3期2002年9月吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)JournalofJilinArchitecturalandCivilEngineeringInstitute01吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)第19卷KT=K20×1106T-20K20—1184(中砂介質(zhì),最大粒徑1mm,占10%;1135(粗砂介質(zhì),最大粒徑2mm,占10%;0186(礫砂介質(zhì),最大粒直徑8mm,占10%.方程不是HRT的直接函數(shù),但可以通過流量、橫截面面積、床體深度和孔隙度來確定.一些研究者指出,BOD負(fù)荷率應(yīng)在80kg/ha?d~110kg/ha?d以下.水力停留時(shí)間:HRT=A×d×Φ/Q(基于BOD去除率參數(shù)HRT=L/(ks×S(基于水力學(xué)式中L—床體長度;ks—水力傳導(dǎo)率(m3/m2?d;S—床體坡度(m/m關(guān)于去除氮的經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)方程也有報(bào)導(dǎo),但都不含溫度參數(shù),意義不大.坡度:坡度影響HRT并進(jìn)而影響營養(yǎng)物去除率.床體坡度可隨充填介質(zhì)的水力傳導(dǎo)率而變,但必須同時(shí)考慮其它因素.據(jù)報(bào)導(dǎo),4%的坡度并不能引起水流過速,這一數(shù)值也是蘆葦床的控制坡度.也有報(bào)導(dǎo)小于100英尺采用零坡度,靠水力坡度來計(jì)算HRTs.2潛流人工濕地與傳統(tǒng)廢水處理費(fèi)用比較土地費(fèi)用占建造人工濕地費(fèi)用的大部分,當(dāng)土地價(jià)格相對便宜,利用人工濕地處理廢水就很經(jīng)濟(jì).Conl2ry(1991建議水力負(fù)荷率取5cm/d~16cm/d.假設(shè)7cm/d,120加侖/人,那么,人均需要715m2的濕地面積.一個(gè)150戶700人的社區(qū)需要5250m2的濕地面積,而排水區(qū)、沉淀池等所需面積大約是這個(gè)數(shù)值的3倍.Yin(1995報(bào)導(dǎo),潛流人工濕地初建費(fèi)約20/m2,運(yùn)行費(fèi)01025/m2?d.使用這一估算,處理150戶廢水的人工濕地需初建費(fèi)105000,運(yùn)行費(fèi)47900/y.這一估計(jì)合乎道理,但運(yùn)行費(fèi)估計(jì)過高,不能代表正在使用中的濕地系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用,實(shí)際運(yùn)行費(fèi)要少得多.Cueto(1993提供了一組潛流人工濕地與傳統(tǒng)處理系統(tǒng)費(fèi)用的對比(見表1.從經(jīng)濟(jì)上考慮,潛流人工濕地更適用于小社區(qū)、農(nóng)村的廢水處理,而且,不需要較高的專業(yè)技術(shù).一般來講,具備農(nóng)業(yè)知識就足以參與運(yùn)行,但操作員需進(jìn)行培訓(xùn).表1潛流人工濕地與傳統(tǒng)處理系統(tǒng)費(fèi)用對比流量(百萬ga/d使用年限(y折舊率(%單位運(yùn)動(dòng)管理費(fèi)(gal?y年度運(yùn)行管理費(fèi)(/y單位投資(/gal年度投資(傳統(tǒng)廢水處理費(fèi)用研究表明,潛流人工濕地能夠有效地處理廢水,其出水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于厭氧處理系統(tǒng).從經(jīng)濟(jì)上考慮,該技術(shù)具有投資低、運(yùn)行維護(hù)簡單及費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),更適用于小城鎮(zhèn)、農(nóng)村的廢水處理.該技術(shù)尚屬新領(lǐng)域,設(shè)計(jì)參數(shù)多為經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)公式求得,目前無通用設(shè)計(jì)參數(shù).由于影響因素很多,而且,有些機(jī)理尚未清楚,故床體設(shè)計(jì)(優(yōu)化深度、HRT和介質(zhì)將需深入研究.根據(jù)植物種屬不同或針對不同處理目標(biāo),為改善處理區(qū)而進(jìn)行床體深度變化的研究也需進(jìn)一步加強(qiáng).參考文獻(xiàn)[2]Tchobanoglous,G.andBurton,F.(1991WastewaterEngineering:Treatment,Disposalandreuse.ThirdEdition,McGraw-HillInc.NewYork,NY.[3]Conley,L.,Dick,R.andLion,L.(1991Anassessmentoftherootzonemethodofwastewatertreatment.ResearchJournaloftheWaterPollutionControlFederation.63,239-247.[4]Yin,H.andWeiran,S.(1995Usingreedbedsforwinteroperationofwetlandtreatmentsystemsforwastewater.WaterScienceandTech2nology.32(3,111-117.[6]Cueto,A.(1993DevelopmentofcriteriaforthedesignandconstructionofengineeredaquatictreatmentunitsinTexas.ConstructedWet2TheDesignandEconomicAnalysisofConstructedSubsurfaceFlowWetlandCUIYu2bo,SONGTie2hong,WANGCui2lan(DepartmentofEnvironmentalEngineering,JilinArchitecturalandCivilEngineeringInstitute,Changchun130021Abstract:Thepaperintroducedthedesignparametersandconsiderationfactorsofconstructedsubsurfaceflowwetlands,sothatthesystemsaredesignedtomaximizethephysical,chemicalandbiologicalabilitiesofnaturalwetlands.Througheconomicallycomparativeanalysis,theresultsshowthatthistechnologyhascomparativelylowercapitalandoperationalcostthanconventionalwastewatertrea