人工湿地项目改造养管工程设计

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　　摘要：某景观湖总建筑面积47650m2，设计处理水量为6500 m?/d。进水为区域内富营养化劣五类水质，现有水质较差、悬浮物较多、湿地植物种植品种匹配不合理等现状亟需解决。经评估现有处理设施后我方建议改造后系统由人工塘，土工滤池，人工湿地三部分组成。其中人工湿地部分利旧，人工塘利用现有河道稍加改造，土工滤池新建。改造后既能达到处理效率高，又可以有效改善湿地易堵塞问题，还可以提高景观效果，同时降低后期湿地清理费用。
　　关键词：人工塘;土工滤池;人工湿地
　　中图分类号：X3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）01-00-03
　　Abstract：The total building area of a landscape lake is 47650m2，the designed treatment water amount is 6，500m cubed /d. The inflow water is eutrophically inferior to the five types of water quality in the region.The existing water quality is poor， much suspended substances， and the planting varieties of wetland plants are not reasonable.After evaluating the existing treatment facilities， we propose that the modified system be composed of artificial pond，geotechnical filter and artificial wetland. Constructed wetland part of the old， artificial pond using the existing river slightly modified，the new geotechnical filter. After the transformation， it can not only achieve high treatment efficiency，but also effectively improve the problem of wetland clogging， improve the landscape effect， and reduce the cost of wetland cleaning in the later stage.
　　Key words：Artificial pond;Soil filter;Artificial wetland
　　1 项目概况
　　某景观湖净化人工湿地工程于2014年春开工，2015年底完工，并于2016年春栽种湿地水生及陆生植物。
　　该湿地工程分两期建设，分别为一期二期工程，总建筑工程面积47650m2，共分七个湿地单元水池，其中湿地单元水池面积11640m2，绿化栽植面积6876m2，挡土墙总体积1368.2m3，园路铺装总面积4256m2。本工程内容包括湿地土方、石料填料、湿地管道导流、功能植物、防渗设施、景观导流、泵阀导流、进出水在线监测导流及低压控制柜等。
　　该湿地工程为人工景观工程，下游连通中心湖，是人们休闲散步公园一隅，同时湿地兼顾污水处理功能。该湿地工程进水取自东北侧人工河道，采用复合垂直流潜流人工湿地处理工艺，一期处理水量为3500 m?/d，二期处理水量3000m?/d，进水为区域内富营养化的河水，河段水质为劣五类，且污染严重，设计进水水质平均值和出水水质要求分别如表1：
　　现场踏勘发现湿地目前运行现状如下：
　　（1）进水质严重超标。经检测进水COD、BOD5、总磷远远大于设计水质要求，后续湿地处理负荷过大，增加预处理设施及构筑物。
　　（2）湿地进水悬浮物杂质多，出水浊度大，无前置过滤系统，最终可能导致人工湿地堵塞而失效。建议增加人工塘及滤池系统，改善湿地堵塞现状。
　　（3）湿地植物种植品种匹配不尽合理，部分植物在该湿地条件下适应性较差，建议部分更换为本土化优势种。
　　（4）湿地内植物长势较差，布局不尽合理，未起到良好的景观效果。建议增加专职绿化养管人员，进行专业化日常养护，改善项目现状。
　　2 改造方案设计原则
　　（1）评估现有设施的处理能力;
　　（2）改造后设施处理恢复到正常水平;改造后设施处理后水质能够达到或优于COD≤30mg/L，BOD5≤6mg/L，SS≤5mg/L，NH3-N≤1.5mg/L，TP≤1.5mg/L，SS≤5mg/L;
　　（3）利旧为基本原则，充分利用现有的设施为基础进行技改;
　　（4）改造后设施运行稳定，可操控强，成本经济合理。
　　3 改造方案
　　经复核现有湿地单元满足设计进水条件下处理功能，但上游来水超标，表现为COD、BOD、总磷等指标超标，同时湿地堵塞现象严重，长期运行将导致湿地部分功能失效，重新翻建费用巨大。鉴于以上进水水质超标、恶化、及湿地堵塞现状，需根据工程现场条件增设预处理系统减轻湿地后续处理负荷及改善湿地堵塞情况。考虑工程场地有限及现有河道利旧，建议取现有河道作为人工塘，对进水进行前期预沉、水解酸化、初步氧化等预处理。同时，湿地堵塞现象需增加过滤系統加以改善，降低进水负荷及SS，减轻后端湿地负荷，有效提高湿地处理效果及解决湿地堵塞问题。
　　鉴于以上工程现状，我方给予如下改造建议：于一期湿地工程前端增设预处理系统。 　　具体工艺为：人工塘（湿地进水前端河道处）+集水池（利旧）+土工滤池（新建）+人工湿地（利旧）。
　　新增人工塘取自现有湿地进水前端河道处，塘两端有效拦截后形成封闭区域，表面辅以表曝机进行简单充氧，同时水质恶化时适当增加药剂处理，有效改善厌氧形成的河道黑臭现象。
　　集水池利旧，取自现有进水取水处。
　　土工滤池新建，取自一期前端空地处，辅以土工布简单过滤，进而泵送至人工湿地。滤池造价较低，滤布较易更换，同时起到较好的过滤效果。
　　改造后湿地系统由人工塘，土工滤池，人工湿地三部分组成。其中人工湿地部分利旧，人工塘利用现有河道稍加改造，土工滤池新建。
　　3.1 人工塘
　　功能：调节水质水量，减轻后续冲击负荷;去除比重较大的固体颗粒，减轻后续处理构筑物的负荷，提高处理效果。
　　停留时间：12 h;构筑物尺寸：150.00x6.00x4.50m。
　　3.2 土工滤池
　　功能：对人工塘出水进一步过滤，截留大部分污染物，滤液泵送至人工湿地，降低人工湿地的有机负荷，减少湿地占地面积。
　　停留时间：0.8 h;内部参数：土工布100m2 （090） ，等效孔径0.03-0.07mm ，支撑填料 40m3;
　　构筑物尺寸：8.0x8.0x4.0 m 。
　　3.3 人工湿地（利旧）
　　功能：截留SS，吸附分解有机物质，降低COD、氨氮、总磷等水质控制指标，起到水质净化及良好的景观效果。
　　改造后工艺流程图如下图1所示，黄色框内部分为新建池体。
　　本方案利用原潜流湿地的结构，新增人工塘，滤布滤池两部分，通过前处理系统有效去除SS和有机物，减轻后续处理负荷，经过简单修复后的潜流人工湿地，将取得较好的处理效果，既能达到处理效率高，又可以有效改善湿地易堵塞问题，还可以提高景观效果，同时降低后期湿地清理费用。
　　4 湿地运行及养管方案
　　4.1 潜流湿地植物栽植建议
　　污水主要在此区域净化后再流入中心湖中，为达到水源净化的功能性要求，须种植根系发达，生物量相对较大，易于栽种的多年生水生植物。潜流湿地分为七个单元，湿地内已栽植芦苇、水葱、莺尾、千屈菜、菖蒲，花叶芦荻、香蒲、梭鱼草等植物。每个单元内搭配植物不同，目前潜流湿地一、四、七植物长势良好，湿地二、三、五、六植物长势偏弱，甚至有植物死亡，需要补栽或者更换其他水生植物。
　　建议湿地内增加藨草（图2）、在表流湿地岸边增加水莎草（图3）、水蓼（图4）等挺水水生植物品种，增加生态多样性与艺术观赏性，易于营造特色的植物景观效果，具体增补水生植物措施如下：
　　潜流湿地单元二：原有梭鱼草有近1/2长势偏弱，再力花有1/2长势弱。梭鱼草在湿地四单元、五单元长势良好，景观效果突出，所以建议将长势弱的梭鱼草进行换苗。建议将再力花替换为水葱。
　　潜流湿地单元三：单元三种植菖蒲、鸢尾、香蒲。鸢尾长势差，建议将其替换为藨草。
　　潜流湿地单元五：单元五南侧种植有梭鱼草、鸢尾、菖蒲，鸢尾长势差，建议将其替换为藨草;菖蒲有1/2面积空缺，且已种植的菖蒲长势弱，湿地单元六同样有此情况出现，说明菖蒲并不适合在此湿地内生长，建议替换为长势良好的香蒲。
　　潜流湿地单元六：单元六南侧种植有菖蒲，同单元五一样有1/2面积空缺，建议替换为长势良好的香蒲;北侧花叶芦荻长势偏弱，建议替换为芦苇。
　　4.2 湿地植物养护措施及建议
　　（1）根据植物生长情况对人工湿地植物进行收割和缺苗补种（如图5），人工湿地栽种植物后即需充水，为促进植物根系发育，初期应进行水位调节。
　　（2）控制杂草。為防止杂草的大量生长，每年春季植物发芽阶段可对湿地进行淹水，防止一些旱生杂草的生长。待植物生长良好，足以在与杂草生长竞争中占据优势时，恢复正常水位。
　　（3）适当对湿地内植物修剪。对水生植物进行修剪（图6），可促进植物的分芽，使植物地上部分生长茂盛，同时有利于植物地下部分的生根，提高湿地内污染物去除率。
　　（4）及时清理湿地死亡的植物及水面漂浮物和落叶。表流湿地及北侧河道内藻类生长旺盛（图7），在高温季节应及时打捞清除。及时清理人工湿地上残留植物碎屑（图8）。每年冬季应对湿地中的植物进行收割，人工湿地植物收割后，入冬前应集中对河道内及表流湿地内藻类进行打捞（图9），对睡莲在入冬前进行收割，防止因植物残留造成出水除去效率降低甚至污染物的浓度升高。
　　（5）暴风雨后，湿地床上植物发生歪倒，要及时扶培，排除积水。对不耐寒的植物在冬季来临之前要做好防冻措施或及时收割掉，降低负荷。湿地植物除虫应尽量少用杀虫剂，避免对水质产生影响，造成二次污染。
　　（6）河岸起伏上种植的美人蕉，入冬前应对地上部分进行收割，地下块状根无法越冬，应从土中取出埋于温室内土壤中，待转年开春在种植于湿地内。若照此步骤，极易造成水土流失，污染湿地内水质，建议将美人蕉换成水蓼、水葱等其他宿根挺水植物。
　　5 小结
　　改造后人工湿地系统由人工塘、土工滤池、人工湿地三部分组成。人工塘单元调节水质水量，减轻后续冲击负荷，去除比重较大的固体颗粒，减轻后续处理构筑物的负荷。土工滤池单元对人工塘出水进一步过滤，截留大部分污染物，滤液泵送至人工湿地，降低人工湿地的有机负荷，减少湿地占地面积。
　　利旧的人工湿地单元可截留SS，吸附分解有机物质，降低COD、氨氮、总磷等水质控制指标，起到水质净化及良好的景观效果，经过简单修复后的潜流人工湿地，将取得较好的处理效果。
　　同时，污水主要经湿地单元净化后再流入中心湖，为达到水源净化的功能性要求，须种植根系发达，生物量相对较大，易于栽种的多年生水生植物。因此合理选种适宜的植物，增加生态多样性与艺术观赏性，易于营造特色的植物景观效果，同时达到污水净化的效果。养护过程中，需及时调整水位，控制杂草生物量及根系生长，适时修剪收割，防止植物残留，避免对水质产生影响，造成二次污染。
　　收稿日期：2019-11-06
　　作者简介：张瑜（1987-），女，汉族，硕士研究生，工程师，研究方向为技术研发工作。
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