SBR 人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì) 環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)

學(xué)校代碼： 學(xué) 號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 07級(jí)環(huán)境工程專業(yè) 學(xué) 號(hào) 系 （部） 資源與環(huán)境工程系 指導(dǎo)教師(職稱) 完成時(shí)間 2011年 6 月 10日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目 SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì) 專業(yè) 環(huán)境工程 學(xué)號(hào) 姓名 主要內(nèi)容：高校是人口聚集十分密集的地點(diǎn),其生活污水主要來自于學(xué)生宿舍,這種生活污水不同于一般的城市居民生活污水,排放量大且污水水質(zhì)較好,有利于回收。在高校中實(shí)行中水回用,具有優(yōu)質(zhì)中水水源收集量大且排放點(diǎn)集中,易于收集的優(yōu)勢(shì)?？墒菍?shí)際上,高校生活污水回收使用率相當(dāng)?shù)牡?。此設(shè)計(jì)將針對(duì)高校生活污水最大效率的回收利用做出合理的使用的技術(shù)方案。本設(shè)計(jì)的思路是：首先對(duì)對(duì)生活污水處理工藝進(jìn)行綜述，其次對(duì)SBR+人工濕地工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，最后繪制圖紙?；疽螅?）調(diào)查該高校水質(zhì)水量問題及環(huán)境對(duì)它的影響2）熟悉相關(guān)法規(guī)、國(guó)標(biāo)3）掌握工藝設(shè)計(jì)計(jì)算方法4）能熟練運(yùn)用CAD制圖軟件繪制圖形主要參考資料：1馬同森，李德亮.環(huán)境科學(xué)引論M.中國(guó)文史出版社，2004：692梁平.高校生活污水處理的現(xiàn)狀及對(duì)策J.安全與環(huán)境化工之友，2007(15)：263王偉，陶京朝.基于土壤處理法的校園污水處理的研究J.中原工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009：63-694徐馳，淺談城市生活污水處理發(fā)展現(xiàn)狀和工藝J，江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，22 (1)：160-1625PENG Y., LI Y. Denitrification and Dephosphatation by Anaerobic/Anoxic Sequencing Batch ReactorJ.Chinese J.Chem.Eng.,2004,12(6):877-880(2004)6蔡高松，淺談城市污水處理工藝的選擇J.工藝設(shè)計(jì)，2009，27(237)：13-157劉永淞，陳純間歇活性污泥法處理啤酒污水試驗(yàn)研究J中國(guó)給水排水，1989，5 (3)8趙麗珍，繆應(yīng)祺SBR技術(shù)的研究及進(jìn)展J江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2001，22(3)：58-619李松SBR法處理高濃度有機(jī)廢水的技術(shù)改進(jìn)J工業(yè)水處理，1994(3)：39-4010彭永臻SBR降解有機(jī)物規(guī)律的研究J環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)19931(2)：63-6911霍貞淺談人工濕地污水處理技術(shù)及工藝設(shè)計(jì)C2007年全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)成立三十五周年暨年會(huì)論文集天津市政設(shè)計(jì)研究院 天津 350001，108-11212魏武強(qiáng).基于“SBR+人工濕地”組合工藝的生活污水回用技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究D重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，200813王寶貞，王琳主編水污染治理新技術(shù): 新工藝、新概念、新理論M北京：科學(xué)出版社，2004：7-814劉全中人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)的工藝設(shè)計(jì)J給水排水27(8)：35-3615白曉慧等人工濕地污水污水處理技術(shù)及其發(fā)展應(yīng)用J哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)1999，32(6)16高廷耀，顧國(guó)維，周琪水污染控制工程M高等教育出版社，2007，7：16217周雹活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算M中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005：212-24018汪大翬，雷樂成水處理新技術(shù)及工程設(shè)計(jì)M化學(xué)工業(yè)出版社，200219 環(huán)境技術(shù)與設(shè)備研究中心等編三廢工程處理技術(shù)手冊(cè)(廢水卷)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000282-290指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì)目 錄摘 要IABSTRACTII1 緒論11.1 高校生活污水回用的必要性與重要性11.2 生活污水常用處理工藝比較12 污水水源、水質(zhì)特點(diǎn)及工藝流程32.1 該高校污水水源及水質(zhì)特點(diǎn)32.1.1 污水水源及供給對(duì)象32.1.2 水質(zhì)水量特點(diǎn)32.2 工藝流程43 SBR+人工濕地污水處理系統(tǒng)概述43.1 SBR工藝概述43.1.1 SBR去污機(jī)理53.1.2 SBR工藝特點(diǎn)63.2 人工濕地工藝概述73.2.1 人工濕地概念73.2.2 人工濕地的分類73.2.3 人工濕地的去污機(jī)理93.2.4 人工濕地的特點(diǎn)93.3組合工藝特點(diǎn)104 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算部分104.1 格柵的設(shè)計(jì)104.1.1 格柵的作用104.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算114.2 調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)124.2.1 調(diào)節(jié)池概述124.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)124.2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算124.3 SBR工藝設(shè)計(jì)134.3.1 SBR工藝概述134.3.2 常用設(shè)計(jì)參數(shù)134.3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算程序144.3.4 設(shè)計(jì)計(jì)算144.4 人工濕地工藝設(shè)計(jì)214.4.1 人工濕地基質(zhì)的構(gòu)建214.4.2人工濕地植物的構(gòu)建214.4.3人工濕地的構(gòu)造與工程參數(shù)224.4.4 設(shè)計(jì)計(jì)算244.5 污泥濃縮池264.5.1 設(shè)計(jì)作用264.5.2 設(shè)計(jì)參數(shù)264.5.3 設(shè)計(jì)計(jì)算274.6 污泥脫水間284.6.1 設(shè)計(jì)作用284.6.2 設(shè)計(jì)參數(shù)285 工程構(gòu)筑物及設(shè)備295.1 主要構(gòu)筑物295.2 主要設(shè)備296 構(gòu)筑物布置296.1 平面布置296.2 高程布置306.2.1高程布置原則306.2.2 高程布置時(shí)的注意事項(xiàng)326.2.3 污水處理站高程水力計(jì)算327 工程預(yù)算34致 謝36參考文獻(xiàn)37SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì)摘 要隨著我國(guó)高校的擴(kuò)招，使得各高校學(xué)生迅速增加，同時(shí)高校也排出了大量的生活污水，給環(huán)境造成了極大的威脅。本設(shè)計(jì)為某高校生活污水處理設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)程度為初步設(shè)計(jì)。該校的生活污水排放量為1812m3/d,不考慮遠(yuǎn)期發(fā)展。原污水中各項(xiàng)指標(biāo)為：BOD濃度為121mg/L,COD濃度為212mg/L，SS濃度為300mg/L。因該污水排放量較大,且排水集中，不經(jīng)處理會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大污染，故要求處理后的排放水要嚴(yán)格達(dá)到城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),即：BOD10mg/L，COD50mg/L，SS30mg/L。本文分析了日常生活中污水產(chǎn)生的環(huán)節(jié)，污染物及主要污染來源，并從生物、土壤處理兩方面來考慮了污水治理工藝，提出了SBR+人工濕地的組合工藝流程。可使出水符合標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)工藝流程為：生活污水 格柵 SBR反應(yīng)器 人工濕地反應(yīng)池 處理水該處理工藝具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)潔，運(yùn)行控制靈活，抗沖擊負(fù)荷，污泥量小等特點(diǎn)，實(shí)踐表明該組合工藝處理性能可靠，投資少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。為生活污水處理提供了一條可行途徑。具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞 生活污水/SBR/人工濕地SBR + wetland Process design treating the wastewater of a college ABSTRACTWith the enrollment of colleges and universities, it makes the rapid increase in college students, while universities discharges a large number of domestic sewage to the environment which causes a great threat. This design is for these sewage treatment, and its just a preliminary design. Without regard to long-term development, school discharges 1812 m3/d domestic sewage. The indicators in raw sewage: BOD concentration is 121mg/L, COD concentration is 212mg/L, SS concentration is 300 mg/L. Because of the large amount of sewage, and water concentration, if it discharges without a great deal, it can cause environmental pollution. So it calles for the treated of the effluent to meet strict standards for urban miscellaneous water quality , namely: BOD 10 mg/L, COD 50 mg/L, SS 30mg/L. This paper analyzes the sewage generated in daily part of life, the pollution and the major pollution sources. Also considers from the biological and soil treatment two sewage treatment process and proposes a combination processes of SBR and wetland. It can make the effluent water meet the standard.The design process:Sewage sedimentation tank grid SBR reactor sewage lifting wetland treated water reactor effluent waterThe process is a simple and compact structure, and its operation is flexible its control is shock load, and has a small amount of sludge. Practice shows that the combined process has a reliable performance, a few investment, and a simple of operation and management. It also provides a feasible way for life sewage treatment, which has good economic, environmental and social benefits.KEY WORDS live sewage, SBR, wetland1 緒論1.1 高校生活污水回用的必要性與重要性我國(guó)水資源形勢(shì)是比較嚴(yán)峻的。盡管我國(guó)有許多河流、湖泊和水庫，總水面積約1.67×108，年均徑流量2.8×1012m3，居世界第6位，但人均僅約2400 m3，不到世界人均值的1/4，相當(dāng)于美國(guó)的1/5，前蘇聯(lián)的1/7，加拿大的1/48，世界排名110位，別列為全球13個(gè)人均水資源貧乏國(guó)家之一。特別是我國(guó)水資源分布極不平衡，長(zhǎng)江以南地區(qū)降水充沛，水資源豐富，而北方廣大地區(qū)降水時(shí)間集中，水資源匱乏，在一定程度上已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活水平提高的制約因素。如北京市的水資源人均已降至260 m3，若加上流動(dòng)人口，已經(jīng)低于世界最缺水的以色列。據(jù)有關(guān)資料，目前全國(guó)城市中有400多個(gè)城市缺水，年缺水量達(dá)7×109m3，嚴(yán)重制約了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活用水1。擴(kuò)大水資源，節(jié)約用水，勢(shì)在必行。高校是人口聚集十分密集的地點(diǎn), 其生活污水主要來自于澡堂，游泳館及學(xué)生宿舍，排放量大且污水水質(zhì)較好，有利于回收。在高校中實(shí)行中水回用，具有優(yōu)質(zhì)中水水源收集量大且排放點(diǎn)集中，易于收集的優(yōu)勢(shì)2,3。高校污水處理系統(tǒng)的工藝原理與城市大型污水處理廠完全相同，處理流程由機(jī)械處理、生化處理和污泥處理等階段組成，其中核心處理工藝可以采用活性污泥和濕地法。近年來，通過對(duì)國(guó)外成熟技術(shù)的借鑒和國(guó)內(nèi)的研究實(shí)踐，高校污水處理技術(shù)得到了發(fā)展。在各大高校內(nèi)建立分散型污水處理裝置不僅是盡快解決生活污水處理問題的一個(gè)重要手段，也有利于處理水的就地回用。對(duì)水源豐沛的地區(qū)，防治污染，減輕管網(wǎng)和污水處理的壓力；水資源匱乏地區(qū)提供新的“水源”。本設(shè)計(jì)的目的就是在高校人口聚集十分密集的地點(diǎn),實(shí)行中水回用。此設(shè)計(jì)將針對(duì)高校生活污水提出相對(duì)合理的使用的技術(shù)方案，使其排放的水達(dá)到城市雜用水標(biāo)準(zhǔn)，滿足最大效率的回收利用水資源。1.2 生活污水常用處理工藝比較生活污水常用的處理工藝比較見表1.1。表1.1 常用處理工藝比較工藝名稱主要優(yōu)缺點(diǎn)最佳使用條件A/O 工藝4優(yōu)點(diǎn)：去除有機(jī)物的同時(shí)可生物除磷或脫氮；污泥沉降性能好；用于大型污水處理廠費(fèi)用較低；沼氣可回用。缺點(diǎn)：用于中小型污水廠費(fèi)用偏高；沼氣回用利用經(jīng)濟(jì)效益差。用于大型或較大型污水處理廠A 2/O工藝5優(yōu)點(diǎn)：去除有機(jī)物的同時(shí)可生物脫氮除磷；出水水質(zhì)很好，有利于回用；污泥經(jīng)厭氧消化達(dá)到穩(wěn)定；沼氣可回收利用。缺點(diǎn)：反應(yīng)池容積比A/O的還大；污泥內(nèi)回流量大，能耗偏高；沼氣回用經(jīng)濟(jì)效益差。要求脫氮除磷或消化除磷的大型和較大型污水處理廠SBR 法優(yōu)點(diǎn)：流程上十分簡(jiǎn)單，管理方便；和建試，占地省，處理成本低；有脫氮除磷功能，處理效果較好；污泥同步穩(wěn)定，不需設(shè)厭氧消化。缺點(diǎn)：間歇周期運(yùn)行，對(duì)自控要求高；變水位運(yùn)行，電耗增大；脫氮初靈效果不太高。中小型污水處理廠氧化溝法6優(yōu)點(diǎn)：流程簡(jiǎn)單，管理方便；可生物脫氮，出水水質(zhì)較好；污泥同步穩(wěn)定，不需厭氧消化。缺點(diǎn)：除磷需另設(shè)厭氧池；分建式，且池深較小，占地面積大；污泥穩(wěn)定性不好。中小型污水處理廠濕地處理優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單；運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低；可做景觀。缺點(diǎn)： 用地比較大。土地面積大或景觀用地較多處以上工藝均是較常用的污水處理工藝，但多屬于二級(jí)污水處理工藝。為了更好的處理污水，提高中水回用率，經(jīng)常把兩種或多種工藝結(jié)合起來，形成組合的新工藝，進(jìn)行污水處理。根據(jù)本設(shè)計(jì)的目的和實(shí)際情況本設(shè)計(jì)采用適于中小型的工藝簡(jiǎn)單的SBR工藝和可做景觀的濕地處理工藝的結(jié)合。2 污水水源、水質(zhì)特點(diǎn)及工藝流程2.1 該高校污水水源及水質(zhì)特點(diǎn)2.1.1 污水水源及供給對(duì)象回收利用水資源并不是單純地收集、處理校內(nèi)產(chǎn)生的所有污水，而是根據(jù)滿足高校內(nèi)雜用水對(duì)水質(zhì)和水量的要求而有選擇地收集水質(zhì)相對(duì)較好、污染物簡(jiǎn)單、污水量較大的污水來處理。學(xué)生宿舍用水是主要的建筑用水，其用水量占到高校總用水量的 40 %。學(xué)生宿舍衛(wèi)生間的洗滌污水用水量大，且較容易處理，在選擇污水水源時(shí)，應(yīng)首選學(xué)生宿舍衛(wèi)生間的洗滌污水作為收取對(duì)象；浴室污水屬于優(yōu)質(zhì)雜排水，是較優(yōu)的污水處理水源，收集量也較大，也可作為污水處理的水源。這兩類污水處理后的出水水質(zhì)完全可以滿足校園綠化灌溉、道路沖洗及景觀湖水補(bǔ)充等方面的用水要求。廁所污水和食堂污水的水質(zhì)較差，且難處理；實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的污水組成情況較復(fù)雜，處理成本高，因此這兩類污水不考慮回收利用。2.1.2 水質(zhì)水量特點(diǎn)易于回收利用的污水，即本設(shè)計(jì)針對(duì)的污水水質(zhì)特點(diǎn)見表2.1：表2.1 校園水質(zhì)及觀賞類景觀用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)表項(xiàng)目原水水質(zhì)城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)COD/mg·L-121250BOD5/mg·L-112110NH3-N/mg·L-115.720PH6.58.56.59.0TP/mg·L-160.5TN/mg·L-125-SS30020建筑物的功能是學(xué)生宿舍，根據(jù)建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ15-88，1997年版）和實(shí)際情況，確定建筑物的給水定額，按90%計(jì)算排水量，計(jì)算知，廢水處理設(shè)計(jì)日處理量Q=1812m3/d，小時(shí)處理量q=90.6 m3/h。2.2 工藝流程根據(jù)該高校的水質(zhì)水量特點(diǎn)及出水要求，本設(shè)計(jì)選用SBR和人工濕地工藝組合來設(shè)計(jì)污水處理工程，其工藝流程如下：圖2.1 生活污水工藝流程圖生活污水通過集水管道進(jìn)入排水渠道。經(jīng)格柵去除部分大的懸浮物，以改善后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的運(yùn)行條件。渠道出水，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，用于調(diào)節(jié)水量。調(diào)節(jié)池出水，通過水泵進(jìn)入SBR 池。進(jìn)行污水二級(jí)處理。在組合工藝中，SBR池相當(dāng)于人工濕地的預(yù)處理池，它可以去除大部分的懸浮物、有機(jī)物、和部分總氮，總磷，減輕后續(xù)人工濕地的處理負(fù)荷。SBR池的上清液通過清水泵進(jìn)入人工濕地。人工濕地主要去除總氮、總磷和剩余的部分有機(jī)物和懸浮物。要求人工濕地出水能夠達(dá)到出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。3 SBR+人工濕地污水處理系統(tǒng)概述3.1 SBR 工藝概述SBR 法是序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)的簡(jiǎn)稱，又名間歇曝氣，其主體構(gòu)筑物是 SBR 反應(yīng)池。污水在這個(gè)反應(yīng)池中完成反應(yīng)、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序，使處理過程大為簡(jiǎn)化7。3.1.1 SBR去污機(jī)理SBR 工藝的一個(gè)完整的操作過程，包括如下四個(gè)階段:進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水，如圖3.1所示， 圖3.1 SBR運(yùn)行操作工序示意圖 進(jìn)水期進(jìn)水期是反應(yīng)池接納污水的過程。進(jìn)水所需的時(shí)間隨處理規(guī)模和反應(yīng)器容積的大小及被處理污水的水質(zhì)而定。在向反應(yīng)器充水的初期，反應(yīng)器內(nèi)液相的污染物濃度是不大的，但隨著污水的不斷投入，污染物的濃度將隨之不斷提高。在污水投加過程中，SBR反應(yīng)器內(nèi)存在著污染物的混合和被活性污泥吸附、吸收和氧化等作用。隨著液相污染物濃度的不斷提高，這種吸附、吸收和氧化作用也隨之加快。如果在進(jìn)水階段向反應(yīng)器中投入的污染物數(shù)量不大或污水中的污染物濃度較低，則所投入的污染物能被及時(shí)吸附、吸收和氧化降解，整個(gè)運(yùn)行過程將是穩(wěn)態(tài)的，但在SBR工藝的實(shí)際運(yùn)行過程中很少會(huì)出現(xiàn)這種情況。由于在SBR工藝中，污水向反應(yīng)器的投入時(shí)間一般是比較短的，在充水時(shí)間里單位時(shí)間內(nèi)部反應(yīng)器投入的污染物數(shù)量比連續(xù)式活性污泥法大，投入速度大于活性污泥的吸附、吸收和生物氧化降解速度，從而造成污染物在混合液中的積累。為克服有毒污染物對(duì)處理過程的影響或污染物積累過多而造成對(duì)后續(xù)的反應(yīng)過程產(chǎn)生不利的影響，應(yīng)注意控制充水時(shí)間的長(zhǎng)短。即污水濃度越高，污染物毒性越大，其相應(yīng)的充水時(shí)間應(yīng)較長(zhǎng)些，以防止對(duì)活性污泥微生物的抑制作用。 反應(yīng)期反應(yīng)期是在進(jìn)水期結(jié)束后或SBR反應(yīng)器充滿水后，進(jìn)行曝氣或攪拌以達(dá)到對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行生物降解的處理目的。在SBR反應(yīng)器的運(yùn)行過程中，隨反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)時(shí)間的延續(xù)，基質(zhì)濃度由高到低，微生物經(jīng)歷了對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、減速生長(zhǎng)期和衰減期，其降解有機(jī)物的速率也相應(yīng)地由零級(jí)反應(yīng)向一級(jí)反應(yīng)過渡。反應(yīng)器中的生物柑較復(fù)雜，微生物的種類繁多，它們交互作用，強(qiáng)化了工藝的處理效能。從反應(yīng)效率角度分析，SBR反應(yīng)器是一種理想的時(shí)間序列推流式反應(yīng)器。反應(yīng)器在停止進(jìn)水后，通過攪拌或曝氣使微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行生物降解。因而在反應(yīng)器內(nèi)存在一個(gè)污染物的濃度梯度：F/M梯度。F/M是按時(shí)間序列變化的。另外，對(duì)于整個(gè)處理系統(tǒng)而言。SBR處理工藝則是嚴(yán)格地按推流式運(yùn)行的。上一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)器的污水與下一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)器的污水是互不相混的，即是按序批的方式進(jìn)行反應(yīng)的。因而 SBR 處理工藝是一種運(yùn)行周期內(nèi)完全混合、運(yùn)行周期間序批推流的理想處理工藝。這種技術(shù)使得其對(duì)污染物質(zhì)有優(yōu)良的處理效果且具有良好的抗沖擊負(fù)荷和防止活性污泥膨脹的性能。通過改變進(jìn)水和反應(yīng)階段的長(zhǎng)短和其間環(huán)境條件(好氧、厭氧、缺氧)，就可以使系統(tǒng)靈活運(yùn)行，就可以模擬多種復(fù)雜的連續(xù)流反應(yīng)器系統(tǒng)。 沉淀期沉淀工序相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池，在停止曝氣和攪拌后，活性污泥絮體經(jīng)重力沉降和上清液分離。SBR反應(yīng)器本身作為沉淀池，避免了在連續(xù)流活性污泥法中泥水混合液必須經(jīng)過管道流入沉淀池沉淀的過程，從而也避免了使部分剛剛開始絮凝的活性污泥重新破碎的現(xiàn)象。此外，傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池是各種流向的沉降分離，而SBR工藝中污泥的沉降過程是在靜止的狀態(tài)下進(jìn)行的，和理想沉淀池的假設(shè)條件十分相似，因而受外界的干擾甚少，具有沉降時(shí)間短、沉淀效率高的優(yōu)點(diǎn)。 出水期經(jīng)處理達(dá)到一定要求的水排出處理系統(tǒng)，同時(shí)反應(yīng)池底部沉降的活性污泥大部分作為下個(gè)處理周期使用，剩余污泥排放。一般而言，SBR反應(yīng)器中的活性污泥數(shù)量占反應(yīng)器容積的30%左右。另外反應(yīng)池中還剩下一部分處理水，可起循環(huán)和稀釋的作用。3.1.2 SBR工藝特點(diǎn)SBR工藝是一種既古老又年輕的污水生物處理技術(shù)。1914年英國(guó)的Arden和 Lokett發(fā)明活性污泥法時(shí)采用的就是這種處理技術(shù)8，但由于當(dāng)時(shí)的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)水平較低，間歇處理的控制十分繁瑣，操作復(fù)雜且工作量大，特別是后來由于城市和工業(yè)廢水處理的規(guī)模趨于大型化，使其很快被連續(xù)式活性污泥法所取代。近年來，隨著工業(yè)和自動(dòng)化控制技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是監(jiān)控技術(shù)的自動(dòng)化程度以及污水處理廠自動(dòng)化管理要求的日益提高，出現(xiàn)了電動(dòng)閥、氣動(dòng)閥、定時(shí)器及微處理機(jī)等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)產(chǎn)品，為 SBR 工藝的再度得到應(yīng)用，提供了極為有利的先決條件。與連續(xù)流活性污泥工藝(Continuous Flow Activated Sludge Process，CFS)相比較，SBR 工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)9：(1)工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，占地省。投資小，構(gòu)筑物少，一般只設(shè)反應(yīng)池，無需二沉池和污泥回流設(shè)備。廣東省高明縣明華化工公司10。采用的SBR技術(shù)，刪除了初沉池和均化池，使流程大大簡(jiǎn)化。(2)SBR在靜置階段屬理想靜止沉淀。出水帶走的活性污泥少，出水質(zhì)量高。(3)SBR運(yùn)行方式靈活控制，具有較強(qiáng)的脫氯除磷能力。(4)SBR好氧反應(yīng)過程相當(dāng)于反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)物濃度降低是按時(shí)間變化的理想推流過程11。即生化反應(yīng)推動(dòng)力大，因而它能提高生化反應(yīng)速率。此外，它利用時(shí)間上的推流代替空間上的推流，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。(5)SBR法可以有效防止污泥膨脹。由于SBR具有理想推流式特點(diǎn)。反應(yīng)期間反應(yīng)底物濃度大、缺氧與好氧狀態(tài)交替變化以及泥齡較短，都是抑制絲狀菌生長(zhǎng)的因素。(6)SBR雖然在運(yùn)行穩(wěn)定性上不如連續(xù)流容易控制，但是SBR利用高的循環(huán)率有效稀釋進(jìn)液中高濃度的難降解的或?qū)ξ⑸镉幸种谱饔玫挠袡C(jī)化合物，因而具有較高的耐沖擊負(fù)荷的能力。(7)由于SBR法本身的間歇運(yùn)行特點(diǎn)，很適合處理流量變化大甚至間歇排放的中小型企業(yè)廢水，既可以節(jié)省基建費(fèi)用又可以靈活操作。3.2 人工濕地工藝概述3.2.1 人工濕地概念人工濕地是一種由人工建造和監(jiān)督控制的，與沼澤地類似的地面，它利用與自然生態(tài)系統(tǒng)相似的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。這種濕地系統(tǒng)是在一定長(zhǎng)寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料混合組成填料床，廢水可以在床體的填料縫隙或在床體的表面流動(dòng)，并在床的表面種植處理性能好，成活率高，抗水性能強(qiáng)，成長(zhǎng)周期長(zhǎng)，美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物，形成一個(gè)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境，對(duì)污水進(jìn)行處理12。3.2.2 人工濕地的分類人工濕地系統(tǒng)因水流方式差異可分為以下3類：表面流濕地，潛流濕地和立式流濕地13,14。表面流濕地（Surface Flow Wetlands 縮寫為 SFW）廢水在填料表面漫流，它與自然濕地最為接近，絕大部分有機(jī)物的去除是由長(zhǎng)在植物水下莖，桿上的生物膜來完成。這種濕地不能充分利用填料及豐富的植物根系，衛(wèi)生條件亦不好，故設(shè)計(jì)中一般不采用，其構(gòu)造如圖3.2所示。潛流濕地（Subsurface Flow Wetlands 縮寫為 SSFW）水在填料表面下滲流，因而可充分利用填料表面及根系上生物膜及其它作用處理廢水，而且衛(wèi)生條件較好，故被廣泛采用。其構(gòu)造如圖3.3所示。圖3.2 自由水面人工濕地圖3.3 人工潛流濕地（碎石）立式流濕地（Vertical Flow Wetlands 縮寫為VFW），水流流動(dòng)情況綜合了SFW和SSFW的特點(diǎn)，但建造要求高，易滋蚊蠅。人工濕地的構(gòu)造絕大多數(shù)由五部分組成15,16 ： 具有各種透水性的基質(zhì)，如土壤、砂、礫石； 適于在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長(zhǎng)的植物，如蘆葦； 水體(在基質(zhì)表面下或上流動(dòng)的水)； 無脊椎或脊椎動(dòng)物； 好氧或厭氧微生物種群。3.2.3 人工濕地的去污機(jī)理人工濕地對(duì)污水的處理有十分復(fù)雜的凈化機(jī)理，現(xiàn)在仍未完全研究清楚。一般認(rèn)為人工濕地對(duì)污水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物的三種作用12。其處理過程大致為：植物滲出的可溶性有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)為微生物生長(zhǎng)提供了基質(zhì)，使根際微生物的數(shù)量和活性明顯高于非根際帶。濕地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系由于大量微生物的生長(zhǎng)而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時(shí)，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留，大腸桿菌和病原體被植物根系分泌物滅活或自然衰敗死亡，不溶性有機(jī)物通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程被分解去除。根系周圍由于植物的運(yùn)輸組織和根系對(duì)氧的傳遞釋放形成連續(xù)的好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)，相當(dāng)于許多串聯(lián)或并聯(lián)的A2/O處理單元，不僅保證了大分子有機(jī)物的去除，而且使廢水中的氮、磷被植物和微生物作為營(yíng)養(yǎng)成份直接吸收。同時(shí),還可以通過硝化、反硝化作用及微生物對(duì)磷的過量積累作用將其從廢水中去除。最后，隨著濕地床填料的定期更換或栽種植物的收割使污染物最終從系統(tǒng)中去除。3.2.4 人工濕地的特點(diǎn)具有以下優(yōu)點(diǎn)17：(1)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行管理嚴(yán)格的人工濕地處理污水效果穩(wěn)定、有效、可靠，出水BOD、SS等明顯優(yōu)于生物處理出水，可與污水三級(jí)處理媲美，具有相當(dāng)?shù)某酌摰芰?。但是若?duì)出水水質(zhì)脫氮有更高的要求，則嫌不足。此外，它對(duì)污水中含有的重金屬及難降解的有機(jī)物有較高凈化能力。(2)基建投資費(fèi)用低，一般為生物處理的1/3-1/4，甚至1/5。(3)能耗省，運(yùn)行費(fèi)用低，為生物處理的1/5-1/6；且可定期收割作物，如蘆葦?shù)仁莾?yōu)良的造紙及器具加工原料，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可增加收入，抵補(bǔ)運(yùn)行費(fèi)用。(4)運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，不需復(fù)雜的自控系統(tǒng)進(jìn)行控制；機(jī)械、電氣、自控設(shè)備少，設(shè)備的管理工作量也隨之較少，這方面的人員也可少用。(5)對(duì)于小流量及間歇排放的污水處理較為適宜，其耐污及水力負(fù)荷強(qiáng)，抗沖擊負(fù)荷性能好；不僅適合與生活污水處理，對(duì)耨寫工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水、礦山酸性污水及液態(tài)污泥也具有較好的凈化能力。(6)既能凈化污水，又能美化景觀，形成良好的生態(tài)環(huán)境，為野生動(dòng)植物提供良好的生境。但也存在明顯的不足17：(1)需要土地面積較大。(2)對(duì)惡劣氣候條件抵御能力弱。(3)凈化能力受作物生長(zhǎng)情況的影響大。(4)蚊蠅滋生。3.3組合工藝特點(diǎn)SBR 與人工濕地組合工藝兼有兩種水處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。SBR抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，自控程度高，操作簡(jiǎn)單；人工濕地運(yùn)行成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單；人工濕地具有生態(tài)效應(yīng)，可美化環(huán)境，具有綠化功效，可與高校的景觀相結(jié)合。同時(shí)，可以彌補(bǔ)兩種技術(shù)各自的不足?？梢钥s短SBR系統(tǒng)的曝氣時(shí)間，降低其能耗；人工濕地可以彌補(bǔ)SBR中氮磷去除功效；SBR系統(tǒng)可以彌補(bǔ)人工濕地系統(tǒng)冬季處理效果不佳的問題，有效防止人工濕地堵塞，減小人工濕地的占地面積。4 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算部分4.1 格柵的設(shè)計(jì)4.1.1 格柵的作用格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在廢水渠道的進(jìn)口處，用于截留較大的懸浮物或漂浮物，主要對(duì)水泵起保護(hù)作用，另外可減輕后續(xù)構(gòu)筑物的處理負(fù)荷。4.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算平均流量Q = 1812m3/d = 0.021m3/s；設(shè)秒變化系數(shù)為1.13。則設(shè)計(jì)流量為0.024。取用中格柵，柵條間隙d = 10mm；格柵安裝角度= 45°，柵前流速0.7m/s ,過柵流速0.8m/s；單位柵渣量W = 0.05m3/103 m3 廢水17。本設(shè)計(jì)采用人工清渣格柵。由于本設(shè)計(jì)水量較少，水質(zhì)較好，故格柵直接安置于排水渠道中。(1) 渠道寬度采用矩形渠道，則根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式Q設(shè) = B·h·v = B·1/2·B·v (4-1)計(jì)算得：B=0.26m ，h = 0.13 m 。(2) 柵條間隙數(shù) (4-2)式中： Q 設(shè)計(jì)流量，m3/s 格柵傾角，度b 柵條間隙，mh 柵前水深，mv 過柵流速，m/s (4-3)取n=12條。(3) 過柵水頭損失取k = 3 , = 1.79(柵條斷面為圓形)，v = 0.8m/s ，則： (4-4)式中：K系數(shù)，水頭損失增大倍數(shù)系數(shù)，與斷面形狀有關(guān)S格條寬度，mD柵條凈隙，mmV過柵流速，m/s格柵傾角，度 (4-5)=0.089m(4) 每日柵渣量柵渣量(m3/103m3污水)，取0.10.01,粗格柵用小值，細(xì)格柵用大值，中格柵用中值取W1 = 0.05m3/103m3 K2 = 1.5 ，則：W = (4-6)式中：Q設(shè)計(jì)流量，m3/sW1柵渣量(m3/103m3污水)，取0.05m3/103m3 W = (4-7) = 0.11 m3/d < 0.2 m3/d (采用人工清渣)4.2 調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)4.2.1 調(diào)節(jié)池概述高校生活污水的水量和水質(zhì)隨時(shí)間的變化幅度較大，為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運(yùn)行，需對(duì)廢水的水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物能連續(xù)運(yùn)行。4.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)水力停留時(shí)間T = 6h ；設(shè)計(jì)流量Q=1812 m3/d=75.5 m3/h；4.2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算有容積為： (4-8)取池子總高度H=5m,其中超高0.5m,有效水深h=4.5m則池面積為： (4-9)池長(zhǎng)取L = 10.5 m ,池寬取B = 9 m 則池子總尺寸為： (4-10)4.3 SBR工藝設(shè)計(jì)4.3.1 SBR工藝概述SBR工藝構(gòu)造最簡(jiǎn)單，只有一個(gè)池子，按時(shí)序周期運(yùn)行，一天分為幾個(gè)周期，每個(gè)周期中的不同時(shí)段依次進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水，周而復(fù)始。由于進(jìn)水不連續(xù)，且來水是連續(xù)不斷的，所以通設(shè)2個(gè)或2個(gè)以上的池子，以保證能處理連續(xù)進(jìn)入的污水。4.3.2 常用設(shè)計(jì)參數(shù)常規(guī)SBR工藝參數(shù)常用數(shù)值范圍見表4.1。表4.1常規(guī)SBR工藝參數(shù)常用數(shù)值范圍18參數(shù)名稱參數(shù)符號(hào)單位常用參數(shù)范圍備注>15d15d周期數(shù)N1/d4364周長(zhǎng)數(shù)Th6846周期進(jìn)水時(shí)間Th/周期4231周期反應(yīng)時(shí)間Th/周期5.53.542周期沉淀時(shí)間Th/周期11周期排水時(shí)間Th/周期120.51.5池水深H m46安全高度Hm0.60.9表中反應(yīng)泥齡（）4.3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算程序開始外部條件和設(shè)定條件l 計(jì)算泥量用設(shè)計(jì)流量Qd(m3/d)l 高日高時(shí)流量 Qh(m3/h)l 進(jìn)水BOD S0（mg/L）l 出水BOD Sc（mg/L）l 進(jìn)水SS X0（mg/L）l 最冷月平均水溫 TL（）l 最熱月平均水溫 TH（）l 所在地海拔高程 （m）l 曝氣設(shè)備氧利用率 EA（%）選定參數(shù)l 周期數(shù) N 按表3選定l 周長(zhǎng)數(shù) T 按表3選定l 一個(gè)周期進(jìn)水時(shí)間 T按表3選定l 一個(gè)周期反應(yīng)時(shí)間 T按表3選定l 一個(gè)周期沉淀時(shí)間 T按表3選定l 一個(gè)周期潷水時(shí)間 T按表3選定l 池?cái)?shù) M 按表3選定l 設(shè)計(jì)高水位 H 按表3選定l 安全高度 H按表3選定l 污泥指數(shù) SVI 可按經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算l 確定好氧泥齡l 計(jì)算缺氧泥齡l 確定反應(yīng)泥齡l 計(jì)算總泥齡l 計(jì)算污泥產(chǎn)率系數(shù)l 計(jì)算反應(yīng)污泥量l 計(jì)算反應(yīng)池污泥總量l 計(jì)算池容l 計(jì)算其他參數(shù)T、TD、計(jì)算需氧量、供氣量l 選定含碳有機(jī)物單位耗氧量l 計(jì)算去除量l 計(jì)算需消化氨氮量 bl 計(jì)算反消化硝酸鹽量 l 計(jì)算實(shí)際需氧量l 計(jì)算需氧量修正系數(shù)l 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)需氧量l 計(jì)算供氣量l 計(jì)算單池小時(shí)供氣量 （）/結(jié)束圖4.1 設(shè)計(jì)計(jì)算程序圖4.3.4 設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.4.1 外部條件和設(shè)定條件設(shè)計(jì)處理水量：Q=1812 m3/d，q=75.5 m3/h，總變化系數(shù)1.93，日變化系數(shù)1.73，最冷月平均水溫10，最熱月平均水溫25，學(xué)校海拔200m，SVI 150mL/g。進(jìn)出水水質(zhì)見表4.2。表4.2 SBR反應(yīng)器進(jìn)出口水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)水水質(zhì)要求出水水質(zhì)CODCr212mg/L60 mg/LBOD5121mg/L20 mg/LTN25mg/L18 mg/LNH4+-N15.7mg/L15 mg/LTP4mg/L3 mg/LSS150mg/L20 mg/LTP只需去除1 mg/L即可達(dá)標(biāo)，通過降解BOD可去除TP1.3mg/L，故不考慮除磷。設(shè)計(jì)的本部分只要求消化，不要求脫氮，可以不設(shè)厭氧時(shí)段，但考慮到完全混合流態(tài)容易發(fā)生污泥膨脹，有必要在曝氣時(shí)段前設(shè)一小段厭氧時(shí)段，起選擇器作用，可視為缺氧時(shí)段。4.3.4.2 選定參數(shù)（1）周期參數(shù) 綜合各方面情況，選定周期參數(shù)為：周期數(shù) N=6（1/d）周期長(zhǎng) T=4h反應(yīng)時(shí)段 T=2h/周期沉淀時(shí)段 T=1h/周期潷水時(shí)段 T=1h/周期實(shí)際沉淀時(shí)間T·= T+T-1/6=1.83h/周期（2）池?cái)?shù)為實(shí)現(xiàn)連續(xù)排水和便于配水，以2池為宜，故選定：M=2池（3）設(shè)計(jì)高水位H=5m（4）安全高度Hf=0.6m4.3.4.3 設(shè)計(jì)水量計(jì)算污泥量的設(shè)計(jì)水量按高日流量計(jì)：Qd=1.73×1812=3135 m3/d (4-11)高時(shí)流量：Qh=1.93×75.5=146 m3/h (4-12)4.3.4.4 確定泥齡水溫10時(shí)消化的推薦泥齡為9d。為改善污泥沉降性能增加厭氧時(shí)段按1d泥齡計(jì)，故?。?10d4.3.4.5 計(jì)算污泥產(chǎn)率系數(shù) (4-13)4.3.4.6 計(jì)算污泥量（1）反應(yīng)污泥量 (4-14)（2）總污泥量 (4-15)4.3.4.7 計(jì)算池容 (4-16)4.3.4.8 排水深度 (4-17)4.3.4.9 污泥濃度 (4-18) (4-19)可行。4.3.4.10 單池參數(shù)單池池容： (4-20)單池池面積： (1-21)單池貯水容積： (4-22)4.3.4.11 核算污泥負(fù)荷 (4-23)4.3.4.12 水力停留時(shí)間 (4-24)4.3.4.13 計(jì)算需氧量、供氧量（1）實(shí)際需氧量O2先求出各參數(shù)：1）降解單位含碳有機(jī)物需氧量OC設(shè)計(jì)OC值應(yīng)滿足各種工況，主要是低溫和高溫兩種工況。在低溫情況下，設(shè)計(jì)水溫10，泥齡為10時(shí)，OC=1.04kgO2/kgBOD。在高溫情況下，設(shè)計(jì)水溫25，但泥齡不應(yīng)是10d，因?yàn)樗疁厣吆?，消化所需泥齡可大大縮短，當(dāng)水溫為25時(shí)，只要2d泥齡即可，考慮安全因素，按6d泥齡計(jì)算是足夠保險(xiǎn)的，按此得OC=1.14kgO2/kgBOD，比低溫條件高，故設(shè)計(jì)?。篛C=1.14kgO2/kgBOD2）需降解BOD量 StBOD波動(dòng)系數(shù)fC=1.25St=fC·Q（S0-Se）/1000=1.25×1812×(121-20)/1000=228.8kgBOD/d (4-25)3）需消化的氨氮量Nbt (4-26)Nk進(jìn)水凱氏氮（TN）濃度（mg/L）;Nbe要求出水氨氮濃度（mg/L）;5安全量（mg/L）。4）反消化的消態(tài)氮量Not缺氧時(shí)段發(fā)揮脫氮功能，但時(shí)間很短，脫氮效率不高，氧量不大，可忽略不計(jì)。將上述各參數(shù)帶入下式可算出O2： (4-27)單位需氧量為： (4-28)（2）修正系數(shù)K0帶入公式計(jì)算： (4-29) (4-30) (4-31) (4-32) Ot曝氣池逸出氣體中含氧（%）; Pb曝氣裝置處絕對(duì)壓力（105Pa）; CSW清水在T和實(shí)際計(jì)算壓力Pa時(shí)的飽和溶解氧（mg/L）; CSt清水在T時(shí)的飽和溶解氧（mg/L）; CS標(biāo)準(zhǔn)條件下清水中飽和溶解氧， CS=9.2mg/L; C0混合液剩余溶解氧值，一般C0=2mg/L; 混合液中KLa值與清水中KLa值之比，我國(guó)規(guī)范的建議值為=0.85，如條件允許應(yīng)實(shí)測(cè)； 混合液飽和溶解氧值與清水飽和溶解氧值之比，我國(guó)規(guī)范的建議值為=0.90，如條件允許應(yīng)實(shí)測(cè)。（3）標(biāo)準(zhǔn)需氧量OS (4-33)（4）供氣量總供氣量： (4-34)單池小時(shí)供氣量按下式計(jì)算，式中曝氣時(shí)間T0=1.8h/周期 (4-35)4.3.4.14 主要設(shè)備計(jì)算（1）曝氣器曝氣器數(shù)量按實(shí)際小時(shí)供氣量計(jì)算。設(shè)每個(gè)曝氣器供氣量為2Nm3/h，每池需曝氣器數(shù)為： (4-36)全場(chǎng)需曝氣器： （2）鼓風(fēng)機(jī)全廠2個(gè)反應(yīng)池工況完全相同，因此一臺(tái)風(fēng)機(jī)可同時(shí)向兩個(gè)池供氣。全廠需設(shè)2臺(tái)風(fēng)機(jī)，1用1備。每臺(tái)參數(shù)為：Q=2×606=1212Nm3/hP=0.6bar（3）潷水器每池貯水量就是潷水量。每池設(shè)潷水器1臺(tái)，全廠3臺(tái)，其中1臺(tái)備用，每臺(tái)參數(shù)為：Q=150m3/h堰負(fù)荷：Q28L/(s·m)堰長(zhǎng)：（4）潛水?dāng)嚢杵魅毖鯐r(shí)段需要攪拌，攪拌功率按5W/m3池容計(jì)算，每池設(shè)1臺(tái)水下攪拌器，每臺(tái)功率為： (4-37)取Ni=7.5kW全廠共3臺(tái)，其中1臺(tái)備用。（5）剩余污泥泵全廠3臺(tái)，每池一臺(tái)，剩余1臺(tái)備用。剩余污泥從反應(yīng)池排放，排泥時(shí)要注意不影響沉淀和潷水。全廠剩余污泥量為： (4-38)反應(yīng)池中污泥濃度是變化的，最高水位時(shí)污泥濃度最低，XH=3.55g/L,最低水位時(shí)污泥濃度最高，XL=5.27g/L，在計(jì)算污泥體積時(shí)，按最不利的情況，即用XH計(jì)算： (4-39)每池每周期排泥量： (4-40)排泥時(shí)間按0.5h計(jì)，剩余污泥泵的流量為：4.4 人工濕地工藝設(shè)計(jì)人工濕地污水處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)主要包括人工濕地基質(zhì)的構(gòu)建、植物群落的構(gòu)建和人工濕地構(gòu)造與工程參數(shù)三個(gè)方面12。4.4.1 人工濕地基質(zhì)的構(gòu)建在人工濕地的設(shè)計(jì)中，基質(zhì)的構(gòu)建需從基質(zhì)的種類、粒徑和厚度三方面加以考慮。不同基質(zhì)的人工濕地其凈化效果不同，富含F(xiàn)e3+、Al3+、Ca2+等離子的基質(zhì)容易通過配位體交換與污水中磷酸根離子發(fā)生吸附和沉淀反應(yīng)，因此，以P為特征的污水，最好選擇飛灰和頁巖為基質(zhì)，其次是鋁礬土、石灰石和膨潤(rùn)土等，泡沸石與油頁巖對(duì)P的吸附能力較差，不宜選用。本設(shè)計(jì)主要處理的是學(xué)生生活污水含有N、P較多，所以采用礫石和頁巖為基質(zhì)?；|(zhì)粒徑的大小是影響濕地系統(tǒng)水力傳導(dǎo)性的主要因素，直接關(guān)系到污染物在濕地中的停留時(shí)間和系統(tǒng)的空隙度。粒徑大的基質(zhì),空隙度大，所能容納的污水量也大，污水能在濕地內(nèi)部受到較長(zhǎng)時(shí)間的吸附與吸收，有利于污水凈化。目前運(yùn)行的人工濕地，基質(zhì)粒徑范圍在030mm之間，最常選用的粒徑范圍是416mm。進(jìn)水配水區(qū)和出水集水區(qū)填料粒徑一般在60100mm，分布于整個(gè)床寬。處理區(qū)填料粒徑美國(guó)EPA建議為2030mm，這樣水力傳導(dǎo)性好，適宜植物生長(zhǎng)，處理效果好?；|(zhì)的厚度是決定人工濕地過水?dāng)嗝婷娣e和污水處理效果的重要參數(shù)，一般須根據(jù)系統(tǒng)所栽種植物的種類及根系的生長(zhǎng)深度確定，以保證濕地床中必要的好氧條件。目前運(yùn)行的人工濕地，其基質(zhì)厚度在0.51.0m之間，大多數(shù)人工濕地基質(zhì)厚度在0.60.8m之間。通常垂直流濕地的基質(zhì)層較厚，在7080cm之間，潛流濕地的基質(zhì)厚度約4070cm左右，表面流濕地對(duì)基質(zhì)厚度的要求不太嚴(yán)格。4.4.2人工濕地植物的構(gòu)建人工濕地中常選用挺水植物。人工濕地植物的構(gòu)建包括植物的選擇、栽培和收割管理三個(gè)方面。常用于人工濕地的植物種類主要有:蘆葦、香蒲、營(yíng)蒲、燈芯草、蔗草和苔草等，其中蘆葦和香蒲應(yīng)用最多。不同植物對(duì)污水的凈化效果不同。長(zhǎng)苞香蒲和水燭等大型植物具有粗壯的根系和許多發(fā)達(dá)的不定根，是較佳的凈水植物，而小香蒲根系發(fā)達(dá)程度無法與前者相比，其凈水效果也差一些。對(duì)含氨氮濃度較高的污水，蔗草、蘆葦?shù)娜コ芰γ黠@高于香蒲，對(duì)以有機(jī)污染物為主的污水，蔗草的去除能力優(yōu)于蘆葦和寬葉香蒲因此，人工濕地植物的選擇應(yīng)考慮以下方面:生態(tài)的可接受性，所選用的植物不是有害雜草，對(duì)周邊自然環(huán)境生態(tài)遺傳的整體性不構(gòu)成危害。能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，具有一定的抗病蟲害能力。能忍耐污染物和水生的環(huán)境條件。容易繁殖和生長(zhǎng)速度快。凈化能力強(qiáng)?？傊?，人工濕地植物的選擇日益傾向于具有地區(qū)特色、耐污力強(qiáng)、凈化率高的品種。人工濕地植物的栽培多在春、秋兩季，春季栽培更有利于植物的成活和生長(zhǎng)。植物的栽培方式主要有自然界移栽、直接種植和育苗移栽三種。從自然界移栽容易引入雜草，且受氣候條件的限制，一般多在春季。直接種植濕地植物成活率高，但生長(zhǎng)速度慢。育苗移栽是目前國(guó)外普遍采用的方式，采用這種方式，植物的成活率高，生長(zhǎng)速度快，可以在短期內(nèi)布滿整個(gè)人工濕地。增大植物的栽培密度可以加強(qiáng)其輸氧能力，有利于提高系統(tǒng)的氧含量，進(jìn)而提高其處理效率。加強(qiáng)人工濕地管理，控制雜草生長(zhǎng)，定期進(jìn)行植物收割也有利于維持系統(tǒng)的處理效果。本系統(tǒng)以移栽蘆葦和香蒲作為濕地植物。4.4.3人工濕地的構(gòu)造與工程參數(shù)人工濕地的構(gòu)造與工程參數(shù)是人工濕地工藝設(shè)計(jì)的核心，包括濕地床構(gòu)型和系統(tǒng)水力學(xué)特性兩方面。其中，濕地床構(gòu)型設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)的長(zhǎng)寬比和底面坡度兩個(gè)參數(shù)。系統(tǒng)水力學(xué)特性包括水力負(fù)荷、有機(jī)污染負(fù)荷、污水停留時(shí)間、系統(tǒng)內(nèi)水流方式、進(jìn)出水系統(tǒng)的布置等。濕地床長(zhǎng)度通常為2050m。過長(zhǎng),易造成濕地床中的死區(qū)，且使水位難于調(diào)節(jié)，不利于植物生長(zhǎng)。潛流濕地處理單元由于絕大部分的BOD和懸浮物的去除發(fā)生在進(jìn)水區(qū)幾米的區(qū)域，因此也有一些學(xué)者建議，潛流濕地處理單元長(zhǎng)度應(yīng)控制在1230m之間。Kollaard和Tousignant建議，潛流濕地處理單元長(zhǎng)度最小取15m為宜。濕地的長(zhǎng)寬比不宜過大，我國(guó)學(xué)者建議控制在3:1以下，目前，大多數(shù)歐洲國(guó)家人工濕地的長(zhǎng)寬比在1:12:1之間，以土壤為主的系統(tǒng)，長(zhǎng)寬比應(yīng)小于1:1。對(duì)于長(zhǎng)寬比小于1:1的潛流濕地，必須慎重考慮在濕地整個(gè)寬度上均勻布水和集水的問題。人工濕地底面坡度的大小須根據(jù)基質(zhì)性質(zhì)及濕地尺寸加以確定，目前人工濕地設(shè)計(jì)中，底坡一般取1%7%，大多數(shù)在1%左右，對(duì)礫石床人工濕地可取2%，表面流人工濕地采用0.5%或更小，潛流人工濕地不大于1%。目前，人工濕地水力學(xué)特征設(shè)計(jì)是人工濕地工藝設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)外尚無統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，大多數(shù)設(shè)計(jì)是通過簡(jiǎn)單模型的計(jì)算再結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)獲得的。一般地，進(jìn)行水力學(xué)設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮氣候、土壤狀況、滲透系數(shù)和植被類型等場(chǎng)地條件，污染物降解動(dòng)力學(xué)特征及出水水質(zhì)要求，尤其注意由于蒸發(fā)、蒸騰作用對(duì)夏季處理的影響及在干旱地區(qū)設(shè)計(jì)濕地的可行性。通常，潛流型人工濕地的水力負(fù)荷可達(dá)150500m3/(ha·d)，最佳水力負(fù)荷在187374m3/(hm2·d)之間。降低水力負(fù)荷有利于提高系統(tǒng)的出水效果。人工濕地的有機(jī)污染負(fù)荷隨廢水性質(zhì)和條件而變化，其大致范圍在18110kgBOD5/(ha·d)。人工濕地的停留時(shí)間與處理效果關(guān)系密切，停留時(shí)間過短，生化反應(yīng)不充分，停留時(shí)間過長(zhǎng)， 一般為1020d，易引起污水滯留和厭氧區(qū)擴(kuò)大，影響處理效果。其中最佳停留時(shí)間為57d。歐洲國(guó)家推薦使用的水力學(xué)特征參數(shù)