項目區位於吉林省梨樹縣汙水處理廠西側小南河流域,起始點為汙水處理廠中水通過圓涵流入小南河處,樁號為0+000,末端為小南河與招蘇臺河匯合處,樁號3+700。
二、工程設計
(壹)工程總體布置
以汙水處理廠出口進入梨樹小南河為工程起點,樁號為0+000,末端為與招蘇臺河匯合處,樁號為3+700,面積***316000m2作為人工表流濕地的建設面積,***分級修建20座溢流堰。
(二)工藝選取
人工濕地技術是壹種基於自然生態原理,充分利用人工介質中的
微生物、植物根系以及介質所具有的物理、化學特性,將汙水凈化的壹種復合工藝。根據濕地內汙水的流動狀態,人工濕地又劃分為表面流濕地和潛流濕地。表面流人工濕地在生態構造和外觀上都類似於天然濕地,但去汙的效果要優於自然濕地。潛流濕地的人工布水系統位於濕地的表面,使水流在濕地表面以下運行,根據水流的方向,又可以把潛流濕地分為水平潛流和垂直潛流濕地兩類。
1、表面流人工濕地
表面流人工濕地這種類型的人工濕地和自然濕地類似,汙水從濕地表面流過。在流動的過程中廢水得到凈化。水深壹般0.3~0.5米,水流呈推流式前進。汙水從入口以壹定速度緩慢流過濕地表面,部分汙水或蒸發或滲入地下。近水面部分為好氧層,較深部分及底部通常為厭氧層。表面流人工濕地中氧的來源主要靠水體表面擴散、植物根系的傳輸和植物的光合作用,但傳輸能力十分有限。
2、潛流人工濕地
目前在實際應用中,潛流濕地由於在處理效果具有較大優勢,已成為人工濕地主要的應用模式,而在潛流濕地中根據水流方式的不同,又可分為水平潛流型和垂直潛流型兩種濕地模式。早期國際上應用的人工濕地汙水處理系統大部分為水平潛流人工濕地,但是隨著垂直潛流系統在汙染物的去除和占地小等方面優勢逐漸得到認識,尤其是對汙水中有機物和氮具有更高的凈化效果,垂直潛流人工濕地在國內外都開始迅速的發展。
人工濕地水質深度凈化系統的各類工藝的特點對比如表7-1所示。
綜合考慮本項目處理規模、水質特點、運行穩定、管理簡單、景觀審美、場地特征、氣候、投資、建設方要求等,綜合各方面的因素,本次設計選擇表流人工濕地工藝。
(三)人工濕地工藝流程
表面流人工濕地的去除機理如下:
1)稀釋作用;2)沈澱和絮凝作用、流速降低、生物分泌物,自然沈澱,絮凝沈澱發生;3)好氧微生物的代謝作用4)厭氧微生物的作用5)生物的作用6)水生維管束植物的作用
為了保證人工濕地水質凈化系統的運行穩定性,由梨樹縣汙水處理廠進入人工濕地的水體水質必須保證符合入水標準即執行壹級A排放標準。工程將梨樹縣汙水處理廠的汙水引至小南河人工濕地進行水質凈化,最後流入招蘇臺河水域。
(四)人工濕地相關水力參數計算
在人工濕地的設計過程中,確定濕地的水力汙染負荷是最重要步
驟之壹,同時也關系到人工濕地未來處理效果的關鍵因素。本次工程設計方法主要利用濕地水文動力學基本原理,由進出水水質和總體水量平衡進行系統的水力負荷與停留時間等水力參數,然後計算出所需土地面積和汙染物負荷量,同時結合住房和城鄉建設部《人工濕地汙水處理技術導則》RISN-TG006-2009 和環境保護部《人工濕地汙水處理工程技術規範》(HJ 2005-2010)相關標準要求選取合適的設計參數。
1、表面水力負荷
指每平米人工濕地在單位時間所能接納的汙水量。
式中,qhs—表面水力負荷,m3/(d.m2);Q—日處理量,m3/d;A—濕地面積,m2。本項目中,Q=30000m3/d,A=316000m2,因此qhs=0.095m3/(d.m2)。
根據國家標準《人工濕地汙水處理工程技術規範》HJ 2005-2010 要求,表面流人工濕地qhs控制範圍應為<0.1,本次設計面積滿足表面水力負荷要求。
2、表面有機負荷
指每平方米人工濕地在單位時間去除的五日生化需氧量。
式中:qos—表面有機負荷,kg/(m2·d);Q—人工濕地設計水量,m3/d;C0—人工濕地進水BOD5濃度,mg/L;C1—人工濕地出水BOD5濃度,mg/L;A—人工濕地面積,m2。
本項目中,Q=30000m3/d;C0=10mg/L(壹級A);C1=10mg/L(地表Ⅴ類水),故表面有機負荷不需計算,滿足要求;
3、水力停留時間
指汙水在人工濕地內的平均駐留時間。
式中:t—水力停留時間,d;V—人工濕地基質在自然狀態下的體積,包括基質實體及其開口、閉口孔隙,m3;Q—人工濕地設計水量m3/d;本項目中,據計算可知,V=316000×0.7×1=221200m3,Q=30000 m3,因此t=7.4d,滿足國家標準《人工濕地汙水處理工程技術規範》HJ 2005-2010要求(4~8d)。
經過上述計算,本工程無論從表面水力負荷、表面有機負荷及水利停留時間上均滿足達到地表Ⅴ類水標準需要的指標。
三、結論
通過對表流濕地的水處理效果進行分析, 分析結果見下表。
從以上數據可看出,本項目人工濕地建成以後,運轉後,每天將大量減少汙染物的排放量,對保護周邊地區的環境和降低水體的汙染負荷將起到良好的作用。
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