人工湿地处理技术：参数设计与实践

人工湿地系统的参数设计涉及如水力负荷、有机负荷、湿地床构形、工艺流程及布置、进出水系统和湿地栽种植物种类等诸多因素。

1.水力负荷和面积负荷的确定

（1）水力负荷的确定

在前期的研究基础上，根据环太湖城镇污水处理厂二沉池出水水质和水量特点，并结合目前国内外文献资料和相关模型计算，建议环太湖城镇污水处理厂二沉池出水表面流人工湿地水力负荷为0.80～1.00 m3/（m2·d），水平潜流人工湿地水力负荷为1.50～2.00 m3/（m2·d）。具体可根据实际水量和水质以及季节进行调整。

（2）面积负荷的确定

根据现有的研究数据，并考虑环太湖流域城镇污水处理厂二沉池出水水质特点，同时结合目前所采用的处理工艺，初步将用于环太湖城镇污水处理厂二沉池出水人工湿地深度处理的面积负荷确定如下：

BOD5：表面流人工湿地80～100 g/（m2·d）；水平潜流人工湿地100～120 g/（m2·d）；

CODCr：表面流人工湿地150～180 g/（m2·d）；水平潜流人工湿地160～180 g/（m2·d）；

TN：表面流人工湿地4～6 g/（m2·d）；水平潜流人工湿地6～8 g/（m2·d）；

TP：表面流人工湿地0.8～1.0 g/（m2·d）；水平潜流人工湿地0.8～1.0 g/（m2·d）。

2.水传导参数的确定

人工湿地污水处理系统水传导随其建设场地地形、基质条件、植被状况、进水条件以及其他一些随机的水文条件等的变化而变化，特别是水力坡度和土壤孔隙度等设计参数会对污水在湿地中的流动以及整个水流状况产生重要影响，必要时可以增加迂回措施，增强水体的流动，以提高系统的复氧能力和避免死角。

（1）水力坡度

表面流人工湿地水力坡度应控制在0.5%以下；水平潜流人工湿地水力坡度应控制在1.0%～1.2%为宜，在横向上应该水平。如果全是以砾石作为人工湿地基质，水力坡度可以适当放宽。总之，要保证人工湿地床体水流通畅，不发生回水现象。

（2）孔隙度

人工湿地污水处理系统的孔隙度是指湿地土壤中孔隙占湿地总容积的比。根据目前的研究与实际经验，适合于污水处理厂尾水处理的人工湿地基质孔隙度：表面流人工湿地控制在0.6～0.8；水平潜流人工湿地控制在0.4～0.6。

（3）水力停留时间的确定(https://www.xing528.com)

根据目前的研究结果，用于处理城镇污水处理厂二沉池出水的表面流人工湿地系统水力停留时间不宜过长，否则会造成表面流水流流速过缓，在春夏季容易引起藻类滋生，影响去除效果和景观效果，建议表面流人工湿地水力停留时间为10～18 h，而水平潜流人工湿地水力停留时间可以适当延长，以1～3 d为宜。

3.人工湿地面积、长宽比、深度及水位的确定与控制

（1）人工湿地面积计算

为了方便计算和实际应用，结合本次研究结果，本项目建议采用如下公式对人工湿地面积进行计算：

式中　AS——拟构建的人工湿地表面积，m2；

Q——污水的设计流量，m3/d；

α——人工湿地的水力负荷，m3/（m2·d）。

（2）人工湿地长宽比的确定

本次推荐的单元为表面流和水平潜流两种形式，在实际设计中除了考虑总的人工湿地面积之外，还应考虑不同单元之间的面积比例。根据目前的研究结果，表面流人工湿地面积∶水平潜流人工湿地面积=（1.5～1）∶1为宜。根据其面积比，再算出每个单元的面积。

在考虑面积的同时，人工湿地长宽比对去除效果影响也比较大，根据目前在无锡城北污水处理厂的研究结果，并参照国外成功的设计经验，建议在环太湖城镇污水处理厂人工湿地设计时，表面流人工湿地长宽比控制在1∶1以下，而水平潜流人工湿地长宽比一般为3∶1为宜。但是，人工湿地总长度一般不宜超过30 m，长宽比不满足条件时，可再分单元进行。

（3）人工湿地系统深度的确定

人工湿地系统深度是人工湿地污水处理设计、运行和维护的重要参数，水深调节是湿地运行维护、调节湿地处理性能的可用手段之一。为了在最小单位面积湿地内达到最有效地处理污水的目的，在要求的水力停留时间条件下，人工湿地系统深度在理论上应该是越深越好。但是考虑构建成本以及处理效率，同时结合前期的研究结果，在环太湖城镇污水处理厂人工湿地系统深度一般为50～70 cm，水平潜流人工湿地以及芦苇湿地取上限。

（4）人工湿地床水位控制

通常湿地进水的水位是不变的，为使污水在床体内以推流式流动，须对床层的水位加以控制。

表面流人工湿地床水位控制：一般保持20 cm左右。

水平潜流人工湿地床水位控制：当接纳最大设计流量时，进水端不能出现壅水现象；当接纳最小流量时，出水端不能出现填料床面的淹没现象；为了利于植物生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀，并尽量使水面坡度与底坡基本一致。