垂直流人工湿地的配水方式探讨

■高燕 朱国平 许明海 邱琳 郭陈娴

（浙江省环境保护科学设计研究院浙江杭州310007）

垂直流人工湿地的配水方式探讨

■高燕 朱国平 许明海 邱琳 郭陈娴

（浙江省环境保护科学设计研究院浙江杭州310007）

垂直流人工湿地配水系统是人工湿地系统的的重要组成部分之一。良好的配水系统能合理地分配水量，最大化地利用人工湿地净化功能，保证湿地高效稳定运行。本文介绍了传统的多孔出流管和溢流布水装置两种垂直流人工湿地布水方式，提出溢流布水槽形式布水的优点和其可借鉴性。

垂直流人工湿地配水均匀性配水方式多孔管溢流布水槽

1 前言

人工湿地污水处理系统具有建造、运行费用低廉、处理效果稳定、适用面广等优点，得到国内外众多专家和学者的认可[1]。人工湿地分为表面流和潜流人工湿地，而潜流湿地又可分为水平流和垂直流湿地[2]。其中，垂直流湿地由于其占地面积较小，对有机物和氮有更高的净化效果，成为湿地应用中的首选。除了基质、植物和微生物是其基本组成外，配水系统也是其重要的组成部分。良好的配水系统能合理地分配水量，最大化地利用人工湿地净化功能，既能实现来水快速均匀地分布到整个人工湿地表面，又能使系统不堵塞，保证湿地高效稳定运行。因此，垂直流人工湿地配水方式的问题是关系到该类型湿地能否成功发挥其应有功效、能否长效运行和积极推广应用的重要问题。本研究主要从水力学角度来探讨垂直流人工湿地的几种配水方式的性能及优缺点。

2 垂直流人工湿地配水方式

2.1 多孔出流管配水方式

垂直流人工湿地的配水类似于水利农田灌溉，多孔出流管形式则属于滴灌。现有垂直流湿地中大多采用“丰”字形或半“丰”字形的布水形式，各个分支管路穿孔大小及孔间距均一致。

由水力学可知，对于这种穿孔管布水系统来说，若其支管中穿孔比较多，均可以看作是沿途均匀泄流，其水力计算分为孔口出流流量

计算和沿程水头损失计算。由水力学知识可知[3]孔口出流流量计算式为：

式中：Q为孔口出流流量；μ为孔口流量系数；A为孔口面积；h为孔口总水头；

沿程水头损失的计算的目的在于确定管径和长度的最佳组合，并通过管路水头损失确定所需高差。计算公式[4]如下：

f—沿程损失系数，钢管为6.25×105，塑料管为0.948×105；L—管长，单位为m；m—流量指数，钢管为1.90，塑料管为1.77；Q—流量，单位为m/h；D—管内径，单位为mm；b—管径指数，钢管为5.10，塑料管为4.77。

工程中布水管常采用地面铺设及地下埋设两种形式。地面铺设是将布水管铺设在人工湿地基质层上，可通过查看出水流量，通过支管阀门调节各个支管的流量大小，使布水尽可能均匀，但缺点是表面布水容易积水，夏天易滋生蚊蝇；地下埋设是将布水管铺设在基质中，一般在人工湿地表面以下30cm，避免了蚊蝇滋生，但是埋设在基质中查看检修不便，孔口容易堵塞，造成湿地表面积水，甚至管道堵塞无法正常运行。

2.2 溢流布水装置配水方式

溢流布水装置由污水分配槽和保温及臭气收集装置组成（如图1所示）。污水分配槽将管路孔口出流和堰流相结合，污水通过管路分配到各个布水槽中，再采用地上式溢流方式分布到湿地表面，很好的解决了多孔管布水的诸多问题：首先，污水溢流至湿地槽表层，污水中大颗粒物质通过表层的过滤截留，不易引起布水系统及出水管堵塞；其次，地上式溢流布水，大大的增加了污水与空气的接触面，起到跌水充氧的效果，增加污水的溶解氧含量；第三，溢流布水装置配套了保温及臭气收集装置，避免了污水溢流引起的臭味和蚊蝇问题，同时，保温装置可一定程度减缓冬季环境温度较低时的结冰情况。

图1 溢流布水装置示意图

2.3 、溢流堰配水方式工程应用

溢流布水装置首次应用到桐庐君山村高效生活污水处理示范工程，也在浙江省范围内得到推广应用，均已取得了较好的效果。通过示范点的成功应用，证明了溢流布水装置有效的解决了传统多孔出流管布水的不足，对垂直流人工湿地表面布水设计具有很好的借鉴性和引导性。

图2 桐庐人工湿地示范工程溢流布水装置应用

3 结论

（1）传统的垂直流人工湿地所采用的多孔出流管布水方式，容易造成管道堵塞，影响工程正常运行，且不易检修，从而大大缩短了整个工程的寿命。

（2）溢流布水装置彻底解决了垂直流人工湿地表层布水的不足。污水通过布水堰从湿地表面流入湿地滤床底部，氧料可通过堰口跌水、大气扩散和植物根系传输等进入人工湿地系统内。并可将污水中的悬浮物截留在湿地滤料表面，防止系统堵塞，并大幅提高系统内生物膜的处理效率。该布水方式对垂直流人工湿地表面布水设计具有很好的借鉴性和引导性。

[1]吴振斌，成水平，贺锋，等. 垂直流人工湿地的设计及净化功能初探 [J].应用生态学报，2002，13(6):715-718.

[2]吴振斌等.复合垂直流人工湿地.北京.科学出版社.2008

[3]李炜，徐孝平水力学 [M]. 武汉：武汉水利电力大学出版社，2000

[4]严煦世，范谨初，许保玖给水工程 [M]. 4版北京：中国建筑出版社. 1999. 13

P641.73[文献码]B

1000-405X（2016）-6-382-1