人工湿地的工艺流程与实验方法

一、目标

针对我省城镇生活污水处理率较低，小城镇经济实力普遍不高、技术管理人员比较缺乏的情况，采用人工湿地工艺在萍乡南坑镇开展人工湿地处理小城镇污水技术示范工程研究，为江西省日益突出的小城镇水环境污染问题提供一个行之有效的解决方案。

采用人工湿地技术对南坑河流域生活污水进行治理，人工湿地处理系统出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。

二、工艺介绍

本研究的控制工艺流程为：

 

生活污水

引水渠

栏污格栅

二级潜流湿地

一级潜流湿地

一级厌氧生物塘

二级生物塘

垂直沙滤池

三级潜流湿地

出水

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1、主要构筑物

（1）一级氧化塘

一级生物塘为厌氧生物塘，其前端设置栏污格栅和沉沙池，通过栏污格栅对进入湿地系统的大颗粒垃圾进行拦截和清理。

面积为1200m²，蓄容量3500m³左右。其进水采用溢流堰的形式布水，保证一个相对平静和稳定的密闭厌氧环境。池体依地势高程而建，保证有效水深2.5m，池内主要配置对养分吸收量较大的凤眼莲。

（2）一级潜流湿地

经过一级（厌氧）生物塘处理后的污水，利用高差形成曝气瀑布，跌落汇集于汇水渠中，通过穿孔管道均匀布置于一级潜流湿地系统中。

一级潜流湿地的设计规格为25m*80m*2.5m（2000m²，5000m³），设计填料深度2.5m左右（内填碎石，填料为砾石，填料规格为70*60mm）。

（3）二级潜流湿地

经一级潜流湿地处理后的水体，通过汇水渠（汇水井）布入二级潜流湿地。

二级潜流湿地的设计规格为30m*70m*2.4m（2100m²，5040m³），设计填料深度2.4m左右（内填碎石，填料为砾石，填料规格为50*40mm）。

（4）二级生物塘

二级生物塘为厌氧氧化塘，其与一级生物塘一样，通过浮水植物的覆盖，来达到去除冗污染和冗余养分的目的。

二级生物塘的设计规格为42m*20m*2.3m（840m²，1932m³）。植物配置以沉水植物为主。

（5）三级潜流湿地

经过二级生物塘净化处理后的水体进入三级潜流湿地，其设计规格为50m*20m*2.2m（1000m²，2200m³），设计填料深度2.2m左右（内填碎石，填料为砾石，填料规格为30*20mm）。

（6）垂直沙滤池

垂直沙滤池为本工程的最后一个工艺，采用高效下行垂直流的构建工艺进行系统处理，设计规格为55m*15m*2.1m（825m²，1732.5m³），设计填料深度2.1m左右（内填瓜子石，填料规格为10*15mm）。

（7）表流湿地（备用苗圃）

污水经过潜流湿地的深度处理以后，可直接排放于南坑河。从工程的管理角度出发，由于萍乡地区冬季温度较低，往往存在有霜冻现象，会造成一定种苗的死亡。为满足以后补苗的要求，设立备用苗圃，另外，也可以满足后续工程的用苗要求。同时，表流湿地将汇集容纳从上游流入的生活和生产污水进行处理，使其达到排放标准。

2、湿地植物品种的选择与配置

经过对工程区域内的湿地植物进行实地调研和勘察，结合同类型工程中，植物应用情况的分析，对本工程中所需涉及的湿地植物进行了系统的配置和安排。

表1 人工湿地系统中的植物设计

序列	工艺部位	植物种类	单位	设计面积m2	密度（株丛/m2）	种苗数量（丛）
1	沉沙池	凤眼莲	株	150	50	7500
2	一级生物塘	凤眼莲	株	1200	50	60000
3	一级潜流湿地	风车草	丛	700	12	8400
4		水生美人蕉	丛	200	12	2400
5		花叶芦竹	丛	250	12	3000
6		再力花	丛	150	12	1800
7		黄菖蒲	丛	80	12	960
8		象草	丛	100	12	1200
9		芦苇	丛	100	12	1200
10		梭鱼草	丛	80	12	960
11		千屈菜	丛	80	12	960
12		薏苡	丛	80	12	960
13		香根草	丛	80	12	960
14		宽叶斑茅	丛	50	12	600
15		纸莎草	丛	120	12	1440
16		白花野姜	丛	120	12	1440
17	二级潜流湿地	风车草	丛	700	12	8400
18		水生美人蕉	丛	150	12	1800
19		花叶芦竹	丛	300	12	3600
20		再力花	丛	100	12	1200
21		黄菖蒲	丛	200	12	2400
22		象草	丛	200	12	2400
23		芦苇	丛	100	12	1200
24		白花野姜	丛	100	12	1200
25		千屈菜	丛	100	12	1200
26		薏苡	丛	150	12	1800
27	二级生物塘	凤眼莲	株	800	50	40000
28	三级潜流湿地	风车草	丛	400	12	4800
29		象草	丛	150	12	1800
30		花叶芦竹	丛	350	12	4200
31		千屈菜	丛	80	12	960
32		薏苡	丛	50	12	600
33		黄菖蒲	丛	80	12	960
34	垂直沙滤池	风车草	丛	350	12	4200
35		象草	丛	180	12	2160
36		花叶芦竹	丛	300	12	3600
37		千屈菜	丛	80	12	960
38		香根草	丛	50	12	600
39		黄菖蒲	丛	50	12	600
40	表流湿地（备用苗圃）	风车草	丛	600	12	7200
41		水生美人蕉	丛	300	12	3600
42		花叶芦竹	丛	500	12	6000
43		再力花	丛	200	12	2400
44		纸莎草	丛	100	12	1200
45		千屈菜	丛	200	12	2400
46		黄菖蒲	丛	100	12	1200
47		象草	丛	400	12	4800
48		梭鱼草	丛	200	12	2400
49		水葱	丛	200	12	2400
50		香蒲	丛	200	12	2400
51		水芋	丛	100	12	1200
52		茭草	丛	100	12	1200
合计			丛	11760		222820

（栽植规格：风车草5-6株/丛，水生美人蕉、花叶芦竹、再力花、黄菖蒲、象草、水芋、白花野姜花、纸莎草2-3株/丛，香根草、茭草、芦苇、薏苡、宽叶斑茅3-4株/丛，梭鱼草、千屈菜按1-2株/丛，狐尾藻、金鱼藻、黑藻、眼子菜、菹草4-5株/丛，水葱、花叶水葱7-8株/丛，凤眼莲、香蒲等按单株栽植）

三、试验目的

1、研究系统各单元对污染物的去除效率。

监测各单元进出水质，分析系统各单元四季对污染物的去除率。

2、以一级潜流池为研究单元

(1)水力停留时间（HRT）的影响:水力停留时间(HRT)均为水平潜流人工湿地系统容积(含填料体积)除以进水流量所得的值，即名义停留时间。采用连续运行的方式，分析4个季节内HRT分别2d, 4d, 6d和8d下一级潜流人工湿地的去除率。

3、研究湿地基质中微生物对污染物去除机理。

四、试验方案

1、项目背景基础资料调查

除部分工业企业外，目前对南坑河水质影响最大的是生活污水。南坑镇现有城镇人口约5000人，生活污水及地表径流污水达3000m³/d， 2020年城镇规划人口达到12000人，污水产生量达5000 m³/d，是南坑河饮用水水源地最大的生活污染源。

（1）地理位置

（2）人口

（3）经济水平

（4）自然环境

（5）水系

（6）地形地貌

（7）污水排放特征

（8）系统工艺特点

2、系统进水水质

（1）采样点：系统进水口

（2）采样频率：每周对上述各段进出水采样一次，雨天加一次采样

（3）分析项目：TN、NH4+-N、NO₃—N、NO₂—N、TP、COD_Cr、BOD₅、

3、人工湿地系统各段对污染物的去除效率研究

（1）采样点：各段进水口与出水口

（2）采样频率：每两周对上述各段进出水采样一次，雨天加一次采样

（3）分析项目：TN、NH4+-N、NO₃—N、NO₂—N、TP、COD_Cr、BOD₅、粪大肠杆菌群数.