人工湿地在工业园区污水厂尾水处理中的工程应用

1.4人工湿地面积确定

1.4.1按污染物负荷计算

由污染物面积负荷确定湿地面积，计算公式如式(1)所示。

式中:A为人工湿地面积，m2;Q为设计处理规模，m3/d;Ci为进水中污染物浓度，g/m3;Ce为出水浓度，g/m3;N为污染物面积负荷，g/(m2˙d)。

工程主要以水平潜流湿地为主，表面流人工湿地为辅，因此，首先根据水平潜流湿地的污染物负荷来确定水平潜流湿地面积，然后结合现场可用总面积来确定表面流人工湿地的面积。

根据国内外研究结果，以进水中COD、BOD5、NH3－N和TP4项指标确定水平潜流湿地的N分别为5～53.9，1.5～12，0.01～5，0.123～1.27g/(m2˙d)。结合表1，计算得到不同污染物所需的水平潜流湿地面积依次为46723，43750，42000，46666m2;为保障最不利条件下湿地的净化效能，应选择最大面积，比较以上结果，确定水平潜流人工湿地面积为46800m2，考虑实际场地可用面积约56300m2，确定表面流湿地面积为9500m2。

结合现场地势情况，参考HJ2005—2010《人工湿地污水处理工程技术规范》，确定水平潜流湿地分两级布设，整个湿地系统的主要参数见表2。

表2人工湿地的主要设计参数

1.4.2水力负荷核算

根据设计处理规模和污染物面积负荷确定的湿地面积来核算湿地水力负荷(Lr)如式(2)所示。

Lr=Q/A=17500/56300=0.31m/d(2)

参照国内外研究结果，人工湿地的水力负荷取值为0.1～1.2m/d，由此可见，上述计算结果值符合要求。综上，确定人工湿地总面积为56300m2。

1.5湿地结构设计

考虑到湿地的处理效能和景观效果，湿地系统选择多种水生植物，其中，水平潜流湿地选用的植物主要为芦苇、香蒲、水葱、菖蒲、千屈菜和鸢尾;表面流人工湿地选用生长旺盛的挺水植物芦苇和香蒲。人工湿地根据地势阶梯布设，其中一级潜流湿地、二级潜流湿地及表面流人湿地之间的高差依次为0.4，1.3m。

一级潜流和二级潜流湿地功能区的基质自下而上布设依次为0.6m高的粒径60～90mm大砾石、0.4m高的粒径20～40mm小砾石和0.2m高的粒径10～20mm碎石屑;而表面流湿地基质分2层铺设，表层为种植土，铺设厚度为0.15m，下层铺设0.2m厚河沙，总厚度为0.35m，排水端与人工湖相接，采用浇筑的石积护岸，增强了与景观湖的自然衔接性。

湿地底层防渗处理采用0.25mm厚HDPE土工膜防渗，防渗系数小于10－8m/s，湿地侧壁采用钢筋混凝土浇筑，湿地底坡度为0.5%。

1.6其他构造物设计

1.6.1集配水系统

原水由调节池流入到人工湿地前端混凝土浇筑的配水渠，然后通过UPVC穿孔管进入湿地系统大砾石(d60～90mm)配水区(宽1.5m)，再流经主体填料区，最后由系统末端大砾石(d60～90mm)集水区(宽1.5m)排到表面流人工湿地，最后表面流人工湿地出水直接排入景观湖。

1.6.2放空井

湿地系统设有4座放空井，尺寸为长×宽×高=6000mm×2800mm×2640mm，每个放空井内各置1台潜水排污泵，规格为90m3/h，扬程为13m，功率为5.5kW。

2运行效果与分析

工程于2013年6月建成并投入试运行。实际处理规模为4000m3/d，来水仅为污水厂尾水。运行稳定后于2013年10月—2015年9月对进、出水进行连续监测，采样频率3次/月。监测方法参照文献［13］。运行期间人工湿地各污染物进、出水浓度及平均去除率如表3所示。

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