河道人工湿地工艺的设计计算

⑴实际尺寸：L×B×H=10×6× ⑵有效水深：H=

⑶有效容积：V=120m,有效面积60m ⑷水力停留时间：HRT=5 h ⑸结构：砖混结构 人工湿地

(a) 复合潜流人工湿地

综合考虑水平潜流负荷高，水力条件好能营造良好的厌氧环境，以及垂直潜流充氧能力和硝化能力强的特点，我们选择水平+垂直的复合潜流人工湿地，水流经进水布水，先后缓慢流经粒径20mm的粗砾石和5mm~10mm的细砾石，在砾石表面形成生物膜，附着的微生物对污水中的有机物进行降解，出水进入垂直流湿地，水流在填料床中呈由上向下的垂直流，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。垂直流湿地的硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水。在设计时充分考虑了检修，将垂直潜流湿地分为2格，保证在检修的情况下也不会间断对污水的处理。

(b) 表面流人工湿地系统

地表流湿地系统也称水面湿地系统，与自然湿地最为接

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近，但它是受人工设计和监督管理的影响，其去污效果又要优于自然湿地系统。污染水体在湿地的表面流动，水位较浅。通过生长在植物水下部分的茎、竿上的生物膜来去除污水中的大部分有机污染物。氧的来源主要靠水体表面扩散，植物根系的传输和植物的光合作用，表面流负荷小，占地面积相对较大。

设计参数

水平潜流人工湿地设计参数

设计水量Q（m/d） 水力负荷(m/m•d) 323300 300 计算表面积A(m) 2设计面积(m) 2300 设计单元数目 3 单元设计格数 2 单元长：宽 4 计算单元面积 100 计算单元长度(m) 20 计算单元宽度(m) 5 单元中单格长度(m) 10 单元中单格宽度(m) 5 水平潜流总长度(m) 20 水平潜流总宽度(m) 15 覆土厚度(m) 粗砂厚度(m) 填料层高度(m) 细砂厚度(m) 总高度(m) 1 单元容积（m3） 100 填料层体积(m3) 总体积(m3) 300 实际占地面积(m2) 300 垂直潜流人工湿地设计参数

设计水量Q（m3/d） 300 水力负荷(m3/m2•d) 计算表面积A(m2) 300 设计面积(m2) 300 填料层高度(m) 1 覆土厚度(m) 总高度(m) 长：宽 2 计算长度(m) 计算宽度(m) 设计长度(m) 25 设计宽度(m) 设计格数 2 单格长度(m) 单格宽度(m) 单格容积(m3) 填料层体积(m3) 总体积(m3) 实际占地面积(m2) 表面流人工湿地设计参数

设计水量Q（m/d） 水力负荷(m/m•d) 323300 计算表面积A(m2) 250 设计面积(m2) 250 设计格数 2 单格长：宽 3 计算单格面积 125 计算单格长度(m) 计算单格宽度(m) 6. 5 设计单格长度(m) 20 设计单格宽度(m) 总长度(m) 20 总宽度(m) 12 有效水深(m) 砾石厚度(m) 土壤厚度(m) 超高(m) 总高度(m) 单格体积(m3) 总体积(m3) 378 实际占地面积(m2) 250

构筑物设计

水平潜流人工湿地构筑物尺寸

设计长度(m) 20 设计总宽度(m) 15 设计深度(m) 1 设计总容积（m） 3300 构筑物分格 3 垂直潜流人工湿地构筑物尺寸

设计长度(m) 25 设计总宽度(m) 设计深度(m) 设计总容积（m） 3 构筑物分格 2 表面流人工湿地构筑物尺寸

结构 砖砌 设计长度(m) 20 设计单格宽度(m) 设计深度(m) 设计总容积（m） 3 构筑物分格 水平潜流人工湿地系统基质配选方案

2 水平潜流湿地从表层到底层依次为覆土土壤，粗砂，填料层，细砂，防渗层，我们将湿地分为3个单元，每个单元分为2格，第一格选择粒径为20mm的粗砾石作为填料层，一方面利用粗砾石粒径大，水力条件好的特点，增大系统的

抗负荷能力，另一方面靠近进水端的填料层也起到很好的布水作用，使水流均匀，提高容积利用率；第二格选择5mm~10mm的细砾石，增大填料比表面积，使附着在填料表面的微生物与污水更容易接触，同时由于粒径小，水流速度较慢，给微生物提供充足的时间硝化降解河水中的有机物，提高出水水质，降低对后续工艺的冲击。

垂直潜流系统人工湿地系统基质配选方案

我们将潜流湿地由上而下划分为土壤表层、多孔管布水系统、填料处理层、集水系统和防渗层五部分，其中多孔管布水系统与集水系统包含于填料处理层中，本方案中为了便于区分，将布水管、集水管周围的填料层分别归为多孔管布水系统与集水系统。

根据设计规范，多孔管布水系统、填料处理层与集水系统三层的总厚度宜为～1.6 m，我们取1.0 m。 土壤表层

土壤表层的主要功能是维持挺水植物的生长，由于污水进入系统后，不经过本层，其对污水无直接净化作用，主要体现为植物净化。

应优先选择当地土壤，以松软土质为佳（黏土～壤土），并具较高的肥力，渗透系数宜为～0.35 cm/h。

考虑到植物的生长、工程量与系统的维护去堵，土壤厚

度取30 cm。系统完成面比周边地表高5 cm，防止周边雨水漫入系统。

在系统运行后，土壤表层厚度会因外界的冲刷等而逐渐下降，部分土壤会进入下层，从而影响布水，因此，下层填料层的厚度应超出设计值10%～15%。 多孔管布水系统

多孔管布水系统的作用主要在布水，为确保顺畅布水，须考虑两点：

1）布水管周围填料的空隙与孔隙率

布水管周围填料应有较大的空隙与较高的孔隙率。选取有效粒径为16 mm的陶粒即可满足布水的水力传导条件，陶粒厚度取15 cm。

2）土壤表层对布水的影响

土壤表层中的土壤会在运行过程中逐渐向下扩散，对布水造成污堵，从而影响顺畅布水。针对这个问题，我们在考虑提高布水层厚度的基础上，先在土壤表层下铺一层5 cm厚的粗砂，而后敷设布水管。

布水主管径取de110，布水管包含在细砾石层中。 填料处理层

填料处理层的基质的选择对于处理效果有很大影响，应考虑基质的粒径、比表面积、孔隙率、材质等因素。

粒径与孔隙率影响基质的水力传导性能；比表面积影响基质的吸附性能；材质影响某些污染物质（磷）的去除效果。

本层基质的孔隙率以35%～40%为宜，过低会影响基质的除污效果。比表面积大、含大量钙的填料（碱性环境）或含大量铁铝的填料（酸性环境）对污染物质（磷）有很好的去除效果。

本层中填料选用复合填料，即以陶粒、煤渣、玉米芯、土壤四种填料的按3：3：1：3的体积比配制而成的填料。

复合填料有良好的除污效果、费用低、易获取，充分利用了周围资源。

复合填料层厚取65 cm。 集水系统

与布水系统类似，为确保顺畅集水，集水管周围填料应有较大的空隙与较高的孔隙率，选取有效粒径为16 mm的陶粒即可满足布水的水力传导条件。

集水支管径取de63，主管径取de110，陶粒厚度取15 cm。 防渗系统

根据设计规范，潜流湿地系统底部与侧壁须进行防渗处理，防渗层的渗透系数不应大于10-6 cm/s。

我们采用防渗膜HDPE与压实土层进行防渗处理。 敷设防渗布前，应先将场址基地整平压实，对于地表高

低起伏过大及土质松软之区域应加以改善，不能有尖锐突出物在地面上。敷设防渗膜后，在防渗膜上要铺20 mm厚的细沙，以防止防渗层被上层砾石刺破。 表面流人工湿地系统基质配选

基质自上而下分为3层：砾石层、土壤层与黏土层。 砾石层为支撑层，厚度0.1 m，取细砾石，粒径16 mm；土壤层应优先选择当地土壤，以松软土质为佳（黏土～壤土），并具较高的肥力，渗透系数宜为～0.35 cm/h，厚度取30 cm；底层为黏土层，其夯实前厚度取30 cm。 出水池

(1) 实际尺寸：L×B×H=10×5× (2) 有效水深：H=

(3) 有效容积：V=50m,有效面积50m (4) 结构：砖混结构

人工湿地堵塞的预防措施

1）选择了粒径较大的基质以有效地防止堵塞的发生, 但过大的粒径会缩短水力停留时间，进而影响净化效果。我方根据在净化效果和防堵塞两者之间寻找一个最佳平衡点选择了合适粒径基质。

2）潜流人工湿地分为2格，可以间歇进水可减缓人工湿

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地基质堵塞。

3）选择了合理的湿地植物，选用根际复氧能力强、分泌难降解物质较少的植物并将来定期收割植物的地上部分。

4）湿地日常运行的科学管理，一般该每六个月综合检查一次，日常的维护主要包括拔除杂草、清除死的植物以及清洗管道等并需根据来水水质的变化及时调整湿地进水量以防止湿地超负荷运行。

5）其他临时措施有：更换湿地表层基质、停床休作与轮休、投加蚯蚓等。