基于三污染负荷潜流人工湿地的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于人工湿地设计技术领域，可应用于人工湿地可研及设计中的人工湿地 面积测算。
【背景技术】
[0002] 人工湿地作为一种仿自然的生态水处理技术，由于其较低的能耗、简单的运行管 理需求，从而在最近二十年来获得广泛的推广应用。但在人工湿地设计中，对于人工湿地面 积的测算，由于缺乏统一标准，导致不同的湿地工程在设计时采用了不同的设计方法，比如 有些采用有机污染负荷，有些采用总氮负荷，有些采用总磷负荷；而对于污染负荷，有的采 用面积污染负荷，有的采用水力污染负荷。这些都给人工湿地的科学设计带来了困扰。在 湿地设计阶段，如果不能针对人工湿地对各种污染负荷的去除效果差异进行综合统筹，结 果会在湿地设计上顾此失彼，设计的湿地面积与实际占地指标要求相矛盾，从而影响湿地 对污染物去除效率，使湿地出水水质达不到预期治理效果的情况。
【发明内容】
[0003] 本发明针对上述的缺点与不足，采用基于三种污染负荷确定人工湿地面积方法， 综合考虑人工湿地对不同污染物的净化机理和效率，对人工湿地面积参数进行设计。该方 法基于三种污染负荷反应/吸附动力学模型，主要考虑人工湿地污染物处理负荷与所需湿 地面积之间的关系，建立推导三种污染负荷-面积方程组。依据人工湿地设计运行水量及 进出水水质数据，对方程组进行求解，求得基于有机污染物、氮、磷负荷的人工湿地所需面 积，将其最大值定为理想湿地面积；若该面积小于实地可用面积时，增设强化设施并进行湿 地面积的重新测算。该方法综合考虑了人工湿地对有机污染物、氮、磷的水质净化，可以有 效确保湿地的水质净化效果。
[0004] 为实现上述目的，本发明公开了如下的技术内容： 一种基于三污染负荷潜流人工湿地的设计方法，其特征在于：采用基于三种污染负荷 确定人工湿地面积方法，综合考虑人工湿地对不同污染物的净化机理和效率，对人工湿地 面积参数进行设计，其程序为： (1) 根据人工潜流湿地有机污染物、总氮、总磷三种污染负荷分别核算满足三种污染类 型污染去除条件的人工潜流湿地所需最小表面积； (2) 选择满足上述条件人工潜流湿地表面积的最大值作为人工潜流湿地设计面积；将 设计面积与实际可用地面积进行比较，如果设计面积小于实际可用地面积，则设计指标可 以满足实际用地限制要求； (3) 当设计面积大于实际可用地面积，说明设计指标无法满足实际用地限制要求，则需 通过采取工程措施、优化设计手段，提高人工潜流湿地污染去除能力，综合评估改进方案实 施效果，考察有机污染物、总氮、总磷三种类型污染物去除效果，并重新核算满足三种污染 类型污染去除条件的人工潜流湿地所需面积，以满足实际用地限制要求；
【主权项】
1. 一种基于三污染负荷潜流人工湿地的设计方法，其特征在于：采用基于三种污染负 荷确定人工湿地面积方法，综合考虑人工湿地对不同污染物的净化机理和效率，对人工湿 地面积参数进行设计，其程序为： (1) 根据人工潜流湿地有机污染物、总氮、总磷三种污染负荷分别核算满足三种污染类 型污染去除条件的人工潜流湿地所需最小表面积； (2) 选择满足上述条件人工潜流湿地表面积的最大值作为人工潜流湿地设计面积；将 设计面积与实际可用地面积进行比较，如果设计面积小于实际可用地面积，则设计指标可 以满足实际用地限制要求； (3) 当设计面积大于实际可用地面积，说明设计指标无法满足实际用地限制要求，则需 通过采取工程措施、优化设计手段，提高人工潜流湿地污染去除能力，综合评估改进方案实 施效果，考察有机污染物、总氮、总磷三种类型污染物去除效果，并重新核算满足三种污染 类型污染去除条件的人工潜流湿地所需面积，以满足实际用地限制要求；
同时还需保持一定的水力停留时间，以满足硝化-反硝化时间要求；
其中As:湿地设计面积m2 Q :日处理污水量m3/d C。:进水浓度mg/L C e:出水浓度mg/L K :反应/吸附常数Cf1 d :湿地填料厚度m n :孔隙率 Vv:湿地有效容积m 3 L :湿地长度m W :湿地宽度m。
2. 权利要求1所述基于三污染负荷潜流人工湿地的设计方法，其特点在于：基于三种 污染负荷在人工湿地中的降解净化机理进行湿地所需面积计算。
3. 权利要求2所述基于三污染负荷潜流人工湿地的设计方法，其特点在于：三种污染 负荷为有机污染负荷、氮负荷、磷负荷。
4. 权利要求2所述基于三污染负荷潜流人工湿地的设计方法，其特点在于：有机污染 负荷、氮负荷、磷负荷，在人工湿地中的降解净化机理采用一级动力学反应方程。
【专利摘要】本发明涉及基于三污染负荷潜流人工湿地的设计方法。该方法基于三种污染负荷反应/吸附动力学模型，主要考虑人工湿地污染物处理负荷与所需湿地面积之间的关系，建立推导三种污染负荷-面积方程组。依据人工湿地设计运行水量及进出水水质数据，对方程组进行求解，求得基于有机污染物、氮、磷负荷的人工湿地所需面积，将其最大值定为理想湿地面积；若该面积小于实地可用面积时，增设强化设施并进行湿地面积的重新测算。该方法综合考虑了人工湿地对有机污染物、氮、磷的水质净化，可以有效确保湿地的水质净化效果。
【IPC分类】C02F3-32
【公开号】CN104817188
【申请号】CN201510255100
【发明人】邵晓龙, 卢学强, 马喆
【申请人】天津市环境保护科学研究院
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月19日