安哥拉国家行政办公楼人工湿地设计

海滨

摘要：介绍了安哥拉国家行政办公楼人工湿地的设计。重点阐述了工艺方案的选择，包括对污水处理工程经济分析。

关键词：人工湿地；污水处理；工程经济分析

中图分类号：S342文献标识码： A

1 工程概况

安哥拉国家行政办公楼项目占地面积约90000m2，建筑面积19000m2， 包括办公大楼、大会议厅、动力中心，另有景观水池、游泳池、篮球场、直升机停机坪等配套设施，绿化覆盖率达65%（参见图1）。安哥拉国家行政办公楼人工湿地污水治理工程，本着 “自然、和谐；成熟、稳定；先进、循环”的原则，能够实现污水资源化和低能源动力的先进循环模式，实现人与自然和谐相处以及污水资源化的发展目标。人工湿地污水处理工程设计内容包括，从污水进入污水处理站一直到处理后排出污水处理站的全部设施和设备，以及污水处理站内的绿化和场地整理。

图1安哥拉国家行政办公楼效果图

2 设计参数

2.1 主要技术经济指标（见表1）

表1主要技术经济指标

序号 项目

1 工程规模 50m3/d

2 进水水质 综合生活污水

3 出水水质 达到《北京市地方排放标准——水污染物排放标准》(DB11/307—2005)二级标准

4 工艺方法 丹麦人工湿地净化技术

5 运行费用 0.108 元/t·d

2.2 工程设计进出水水质（见表2）

表2设计进水水质

水质参数 CODcr BOD5 SS TP NH3-N

进水 mg/L ≤350 ≤180 ≤180 ≤5 ≤25

出水 mg/L ≤60 ≤20 ≤50 ≤0.5 ≤10

3 场址选择

选址原则依据突出自然生态特点，与园林、水体景观紧密和谐，有利于污水的收集和排放。 本项目人工湿地污水处理工程场址选择在场区北侧，人工湿地有效面积 250 m2，其出水主要用于场区草坪灌溉，湿地与周边景观紧密融合，在处理污水的同时，建造了一片生态绿洲。

4 工艺方案选择

4.1污水处理确定

污水处理工艺技术首先要适应这种特点：能够与周边环境的自然生态紧密结合，具有自然生态性；能够满足循环水质要求——防止水体富营养化、回用于灌溉、绿化；能够适应较大水量水质变化的冲击；工艺先进成熟、流程简单，操作管理简便。

4.2 工艺比选

污水处理的工艺技术主要包括：自然生态处理技术、物理处理技术、生物处理技。物理处理方法不能单独使用，一般作为其他污水处理工艺的预处理工序；活性污泥法投资高、运行费用高、占地大、污泥处理较为复杂，无法适应景观水体水质的更高的出水要求（如脱氮除磷的需要）；膜生物反应器技术（MBR） 是一种比较适合高端要求的水处理的技术，寿命短，运行费很高，管理难；接触氧化法，能耗太大，管理难；厌氧生物处理技术不需要曝气而通过厌氧微生物在厌氧环境中降解有机物，但不能够作为单独污水处理工艺，需要解决占地相对较大，废气收集处理的问题；而丹麦人工湿地技术是一种低能耗、管理运行简便、有效去除氮、磷等污染物的生态水处理技术；在广泛调研的基础上，选择了人工湿地污水处理工艺技术，本技术在丹麦以及引入中国后，在中国北方地区都有较为成功的处理河湖污水以及生活污水的实际经验。污水处理工艺技术比较如表3。

表3污水处理工艺技术比较

处理方法 有机物的去除 对 N 的去除 对 PN 的去除 生态性 占地 投资 运行费 操作管理

人工湿地 好 好 好 好 大 小 很低 易

MBR 好 较好 一般 无 小 很大 很高 难

物理处理方法 差 很差 很差 无 小 较小 低 一般

活性污泥法 较好 一般 差 无 较小 大 高 难

生物接触氧化法 好 较好 差 无 小 大 高 难

厌氧生物法 一般 较差 较差 无 小 较大 较低 一般

4.3 人工湿地污水处理技术

人工湿地污水处理技术在水污染防治、再生水资源利用、河湖水系治理和水体修复方面得到了广泛应用，人工湿地系统所消耗的能源是微不足道的，去除污染物所要求得能量来自阳光。与之相反的，传统的污水处理工艺运行时需要大量电能驱动风机，给将来的运行带来相当大的经济压力。 人工湿地污水处理机理（见表4）。

表4人工湿地污水处理机理

作用机理 对污染物去除与影响

物理作用 沉降 可沉降固体在湿地中重力沉降去除

过滤 通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用使可沉降及可絮凝固体被阻截而去除

生物作用 微生物代谢 利用悬浮的底泥的和寄生于植物上的细菌的代谢作用将凝聚性固体、可溶性固体进行分解成无机物；通过生物硝化-反硝化作用去除氮；微生物也将部分重金属氧化并经阻截或结合而被去除

植物作用 植物代谢 利用植物对有机物的吸收而去除，植物根系分泌物对大肠杆菌和病原体有灭活作用

植物吸收 相当数量的氮和磷能被植物吸收而去除

自然死亡 细菌和病毒处于不适宜环境中会引起自然衰败及死亡

4.4 污水处理工艺选择

综合以上方案比较，结合该工程生态特点，采用人工湿地工艺进行处理，污水进入格栅、初沉池进行预处理；之后，经过提升泵（由于该区域自然落差） ，配送至潜流型水平流人工湿地，到达二级水质标准要求后作为草坪灌溉用水。污水处理工艺流程图如图2所示：

图2人工湿地污水处理工艺流程图

4.5 湿地床回填介质

本次选用的人工湿地污水处理技术，其介质由特殊选择的有机物质、矿物质和天然材料混合组成，配比考虑了根脉系统中微生物的活性和水力负荷分布。特定高效的活性生物介质，其比表面积很大，活性介质是天然的，为特定微生物提供最佳的生长环境。同时，选择性驯化特定微生物种群，对去除有机污染物、氮和磷具有很好的效果；并且，特定微生物在安哥拉气温较低的旱季仍然能够起到极佳的生物降解效果。

4.6 湿地植物选择与种植

4.6.1 人工湿地宜选用耐污能力强、根系发达、去污效果好、具有抗病虫害能力、有一定经济价值、容易管理的本土植物。

4.6.2 人工湿地可选择一种或多种植物作为优势种搭配栽种，增加植物的多样性并具有景观效

果。

4.6.3 潜流人工湿地可选择芦苇、蒲草、荸荠、莲、水芹、水葱、茭白、香蒲、千屈菜、菖蒲、

水麦冬、风车草、灯芯草等挺水植物。本设计选用芦苇、蒲草、灯芯草。

4.6.4 植物种植密度按10株/m2。

4.6.5 应优先采用当地的表层种植土，种植土壤的质地宜为松软粘土～壤土，土壤厚度宜为20cm～40cm，渗透系数宜为0.025cm/h～0.35cm/h。

4.7 污泥处置

在污水处理预处理阶段，经过格栅去除的杂物有人工定期清除外运；经初沉池排出的污泥，采用污泥泵定期吸取，送入人工湿地植物床系统；即污泥全部内部消化，无外运，处理污泥的运行成本很低。

5 人工湿地主要构筑物

5.1 预处理主要构筑物

5.1.1 进水阀门井

本设计在污水管网进入格栅前设置进水检查井一座。内径 0.7m，井深 1.3 m，砖混结构。

5.1.2 格栅池

格栅井内径为 0.8m×2.6m×2.8m，内置格栅，粗格栅间距 20mm，细格栅间距5mm。

5.1.3 沉淀池

沉淀池内径为 5.4m×2.0 m×3.8 m ，钢筋混凝土结构。

5.2 系统建筑物

5.2.1 人工湿地处理池

人工湿地处理池内径为 31.25m×8.0 m×1.2 m，砖砌 370 墙，单元有效面积250m2。

5.2.2 人工湿地进水配水井和出水调节井

单元进水端设1个配水井；单元出水端设1个调节井。

5.3 电控柜

功能：各水泵供电、自动控制、自动报警。

控制：水泵实现自动控制和手动控制双重控制，手动控制为检修、调试时使用。水位的控制采用自动液位控制系统。

6污水处理工程经济分析

处理污水为混合型污水，其运行成本主要是电费。以每天污水处理量为 50T/d 计算，吨水处理成本如下：

总耗电功率为：提升泵功率为 0.75kw，一台水泵运行。每天运行12h ,每千瓦时费用为 0.60 元。

吨水处理电耗费＝12×0.75×0.60/50=0.108 元/日·T。

吨水处理运行成本＝0.108 元/T。

每年运行费＝365×50×0.108=1971 元。

7综述

人工湿地污水处理技术是以人与自然和谐相处为理念，基于自然、生态、低耗、环境安全的水体修复方法。人工湿地技术力求做到对自然界不产生任何附加危害，尽可能达到生态循环，水资源循环利用。同时，使用人工湿地技术就意味着很低的能源消耗、很低的运行费用、操作运行简单、以及避免使用化学药剂，在防治污染的同时还恢复了水体生态系统的平衡，美化了水体自然环境，污水再利用，绿色、经济、环保。

参考文献：

1HJ 2005-2010 人工湿地污水处理工程技术规范

2白文荣，王新春，周有.丹麦人工湿地技术治污的实践研究[J].北京水利2005,5