人工湿地设计（五）-水平潜流湿地条文个人理解版

梵心4466 2021-11-19

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1. 水平潜流湿地应设置进水区、处理区和出水区，自上而下宜为覆盖层、填料层和防渗层。

条文说明：进水区和出水区的目的在于均匀配水与出水，处理区主要完成处理功能，依靠填料自身的吸附拦截、填料表面的微生物吸附降解、植物根系的吸收等多重手段去除废水中的污染物。

2. 进水区和出水区宜放置粒径为40-80mm的卵石和砾石，长度宜为0.5m，易分布于整个湿地床宽。

条文说明：此条源于EPA。关于EPA建议内容如下：粒径40-80mm，尽量减少堵塞，并应从系统顶部延伸到底部。入口区域建议长度约2米，出口区域建议长度约1米，有助于水流均匀分布或均匀收集而不会堵塞。另外建议入口和出口处使用石笼，便于清理维护。

3. 处理区填料粒径宜为4-30mm。

条文说明：此条参考EPA。在10-60mm范围内，不同粒径对应的污染物去除效率并没有太大变化。因此，建议处理区基质的平均直径在20至30毫米之间。为了尽量减少基质沉降，建议使用莫氏硬度为3或更高的圆形基质。

4. 覆盖层厚度应大于200mm，材料宜选用土壤。

条文说明：覆盖层用于提供植物生长的初始介质，利于植物的生长发育。

5. 填料层厚度宜为50-100mm。

条文说明：填料层的深度应尽量满足植物根系的穿透能力，以此避免下方碎石层中出现短流，尽可能让水流全部贯穿植物根系，以利于根系周边微环境进行硝化作用。研究发现，植物根系最大穿透深度约0.6m，且堵塞物仅出现在0.3m的深度范围内，且位于处理区前端区域。EPA中基质平均深度建议为0.4-0.6米。如前所述，有证据表明水流优先在根区下方的基质空隙通道中流动而形成短路，为了避免这种影响，通常需要更浅的深度，而较浅的深度可能需要更大的面积来实现期望的HRT，建议使用0.40米作为系统的最大设计水深（入口处）。而基质的深度由入口处的水面高程确定，且应比水深高出至少0.1米。

6. 水力坡度宜为0.5-1.0%。

条文说明：此条源于EPA。从理论上讲，底坡应与水位的坡度相匹配，以便保持均匀的水深。但是，由于基质的渗透系数随时间和位置而变化，以这种方式确定底部坡度是不切实际的，底部坡度的设计更多的是用于系统排水，而不是补充渗透系数，一种实用方法是沿着从入口到出口的流动方向均匀地倾斜底部，建议坡度为0.5-1％，以便于施工和正确排水。

7. 水平潜流湿地的长宽比宜控制在3:1以下。

条文说明：此条参考EPA。在已定水深情况下，长宽比较大，过水断面面积越小，断面有机负荷高，容易出现堵塞，进而出现表层流动。在相同可用水头下，长度约长，水力梯度越小，过水断面的流量越小，也即断面过水能力越小。长宽比宜控制在0.4:1至3:1范围内。

8. 水平潜流湿地的填料孔隙率宜为30-50%。

条文说明：达西定律不适用于大的岩石或粗糙砾石基质，以及水头较高容易发生短流的情形，粒径过小又容易导致堵塞。

9. 水平潜流湿地的设计参数见下表：

条文说明：此表源自《农村生活污水人工湿地处理工程技术规范》（DB11T1376-2016）。

10. 湿地表面积计算：根据上表中各种负荷计算面积（一般选择有机负荷和水力负荷）。

条文说明：不同的计算结果取最大值。

11. 湿地宽度计算：根据达西定律计算。

条文说明：此条参照EPA。A-湿地表面积；K：渗透系数；D：断面水深；h：水头损失。一般处理区前端渗透系数可按清洁滤料渗透系数的1%考虑，后端按10%考虑。前端最大水头损失按基质深度的10%考虑。

12. 湿地长度计算：湿地表面积除以宽度求得。

13. 潜流人工湿地宜采用多点配水方式，可采用穿孔管或穿孔墙，并应符合下列规定：穿孔管可设置于床面以下，长度宜略小于人工湿地宽度；穿孔管相邻孔距宜按人工湿地宽度的10%计，不宜大于1m，孔径宜为2cm~3cm。穿孔墙设于进水区之前,长度宜与人工湿地宽度相同，穿孔墙的开孔率可为30%，孔径为55-115mm。

条文说明：此条参照EPA。设计中应尽量减少管道中的水头损失，这一要求限制了所用孔口的数量和尺寸，并增大了配水管道的管径，使其速度降低实现层流。关于孔口的计算可以按照淹没孔口出流进行计算。