2019年6月10
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水平地下流量CW

水平地下流量CW

作者/编译
eawag(瑞士联邦水生科技学院)
击败Stauffer(Seecon International GmbH)

执行概要

水平地下流量构造湿地(水平地下流动CW)是一个种植湿地植被的大型砾石沙化盆地。用于废水的二级或三级处理(如污水或黑水)。固体在初级处理中去除(例如在a化粪池或者英霍夫式沉淀池)。当废水水平流过水池时,滤料过滤掉颗粒,微生物降解有机物。功能良好的人工湿地的出水既可以用于灌溉和养殖,也可以安全排放到接收水体。设计和实现需要专业知识。水平流CW相对便宜,在土地负担得起的地方建造,可以由当地社区维护,因为不需要高科技备件、电能或化学品。

优点
操作维护低,工艺稳定性好
可以用本地可用的材料和当地劳动者建造和修理
利用自然过程
高减少BOD,悬浮固体和病原体
自由水面人工湿地没有蚊子的问题吗
不需要电能
低运营成本
与自由水表面相比,没有蚊子问题,建造的湿地需要更少的空间
缺点
需要一个大型土地面积
小营养物去除
堵塞的风险,取决于预先和主要治疗
长期初创时间以满体工作
需要专家设计和施工监督
对寒冷的气候不太宽容
出去

黑水公司,屋内,Brownwater

灌溉水,处理水

介绍

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建造的湿地是家庭(黑水或灰水,在某些情况下的棕海)和/或可生物降解的市政或工业废水的二级治疗设施。构造的湿地是Dewats系统的处理步骤,甚至可以用作后抛光的三级处理系统活性污泥或者滴滤池植物(Hoffmann等,2010)。

过滤介质作为过滤器去除残留的固体,细菌可以附着的固定表面和植被的基础。虽然兼性和厌氧细菌降解了大多数有机物,但植被将少量的氧气输送到根区,使需氧细菌能够在该地区定居并降解有机物。植物的根在保持过滤器的渗透性方面起着重要的作用。

在湿地生长的植物可用于堆肥或沼气生产(另见堆肥小规模,堆肥大规模或者厌氧消化)。如果他们对应于世卫组织指导方针(另见WHO 2006:安全使用废水和灰水的准则)卷I.,第II卷,第三卷卷IV.)可用于灌溉

除了水平地下流动之外,湿地还有另外两种类型的构造湿地(CWS)。根据水流制度分类为:

三种类型的CW可以彼此组合混合人工湿地为了利用不同系统的特定优势。

CWS的主要优点之一是它们是天然系统,因此不需要化学品,能源或高科技基础设施。此外,它们很适合与水产养殖或可持续农业(灌溉)结合。

设计注意事项

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水平地下流量构造的湿地的设计取决于处理目标和流动的量和质量。它包括关于并行流动路径和隔间的数量的决定。湿地的去除效率是表面积(长度乘以宽度)的函数,而横截面积(宽度乘以深度)决定了最大可能的流量。通常,需要每人约5至10m 2的表面积等同。

水平潜流人工湿地是一种种植水生植物的大型砾石、填沙河道。当废水水平流过管道时,滤料过滤掉颗粒,微生物降解有机物。

水位在一个水平地下流量建造湿地在表面下方5至15厘米处保持,以确保地下流动(Tilley等,2008)。

预防和初级治疗对于防止堵塞并确保有效处理至关重要。这将固体材料(例如粪便或厨房泥)分离,以及来自液体的油脂或油。根据情况,有几种可能性,如油脂陷阱,化粪池,Anaerobic被困扰的反应堆,英霍夫坦克,沼气定居者,UASB反应堆, 或者堆肥过滤器(Hoffmann等人2010)。进水口级级级可以通过入口级联曝气,以支持氧依赖性过程,例如BOD还原和硝化。

水平潜流人工湿地示意图。资料来源:TILLEY等人(2014)”data-entity-type=
水平潜流人工湿地示意图。资料来源:TILLEY等人(2014)

预处理废水以水平路径缓慢流过床层表面下的多孔介质,直到它到达出口区域。床层应内衬防渗衬里(粘土或土工织物),以防止浸出。它应该是宽的和浅的,以使接触植被根部的水的流动路径是最大的。应该采用宽的进口区来均匀地分配流量。一个设计良好的、允许均匀分布的进口对于防止短路是很重要的。出水应该是可变的,这样可以调节水面以优化处理性能。

在出口处,水位用可调节的立管控制。常用设计表明水位约为60厘米,在CA保持。在CW的表面下方5至15厘米,以避免床中的厌氧条件。治疗效率的重要作用是氧气供应。水平过滤床具有非常小的外部氧气转移和与a相比的较小入口垂直流人工湿地。因此,它们需要更大的区域。

小型圆形,均匀尺寸的砾石(直径3至32mm)最常用于将床填充到0.5至1米的深度。为了限制堵塞,砾石应该是干净的,没有细粉。沙子也是可接受的,但更容易堵塞碎石(Eawag / Sandec 2008)。入口和出口区应用粗砂构造。

在Bukit Lawang(印度尼西亚)的Ecolodge Hotel的几乎完成了水平流量CW,配有当地水上植物。粗砂砾可避免进、出水管堵塞。检查室允许定期检查处理过的水质和过滤器体内的水位。资料来源:Rueesch(2011)。”data-entity-type=
在印度尼西亚武吉拉旺的生态酒店,一个几乎完成的水平流CW与当地的水生植物。粗砂砾可避免进、出水管堵塞。检查室允许定期检查处理过的水质和过滤器体内的水位。资料来源:Rueesch(2011)。

近年来,替代过滤材料,如宠物,已成功使用。湿地的水位保持在表面下方5至15cm,以确保地下流动(Tilley等,2008)。

如果地形允许重力流动,水平流动过滤器不依赖于能量,并且可以通过重力操作。为了设计过滤床,需要专业知识。液压载荷或有机负载(例如BOD)(Hoffmann 2010)和设计者的经验指定了滤波器的大小以及滤波器基板(参见垂直连续波)。

植物

与…形成对比非种植过滤器,构造湿地的植物是设计的重要组成部分。植物在美学上令人愉快,并作为野生动物的栖息地。死植物材料是天然绝缘层,在寒冷气候冬季保护过滤床。此外,植被将氧转移到过滤区,植物及其根部为根区微生物生长提供适当的栖息地。但是植被最重要的功能,即根系是保持过滤器中的渗透率(Hoffmann等,2010和Tilley等,2008)。

捷克共和国Struhaře现场水平流人工湿地,种植虉草(Phalarisarundinacea)和鸢尾(Iris pseudacorus)。来源:VYMAZAL (2010)”data-entity-type=
捷克共和国Struhaře现场水平流人工湿地,种植虉草(Phalarisarundinacea)和鸢尾(Iris pseudacorus)。来源:VYMAZAL (2010)

任何具有深层,宽阔的根的原生植物,可以在湿润,富含营养的环境中生长。芦苇南极光(芦苇)是一种常见的选择,因为它形成了穿透整个滤波器深度的水平根茎。该工厂应建立一个深根区域以将至少最少的氧气转移到过滤器体中(Tilley等,2008)。

竹子或纸莎草也应该是可能的,但这还没有被研究(HOFFMANN et al. 2010)。其他适合的植物及其特性可以在HOFFMANN et al. 2010文件中找到(详见下文)。

健康方面/接受

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通过自然衰减,通过更高生物的捕获和过滤来实现显着的病原体去除。如果有必要的情况下,可能需要在国内废水消毒(按高等教育),具体取决于预期的再利用申请(Hoffmann等,2010)。随着水在表面下流的情况下,致病生物与人类和野生动物的任何接触都被最小化。最大的健康风险来自预处理设施中的沉降废水。适当的排空过程(人力有力或者机动)可以减少健康风险(Tilley等,2008)。之后,还必须正确处理污泥,例如在干燥床或者堆肥设施。蚊子繁殖的风险降低了,因为没有死水与相关的风险相比自由水表面构造湿地。湿地是美观的,可以融入野生地区或公园。

成本的考虑

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人工湿地的资本成本高度依赖于沙子的成本(因为河床必须填满沙子)和土地的成本(HOFFMANN et al. 2010)。处理过程的财务决策不应主要基于资本成本,而应基于净现值或全生命周期成本,其中包括每年的运营和维护成本(HOFFMANN et al. 2010)。

与其他高强度(高速率)有氧处理方案(例如:活性污泥),建造的湿地是自然系统,广泛工作。这意味着治疗可能需要更多的土地和时间,但由于较低的操作,这可能是安全的,这需要没有或只有小电能和运营商可以从社区(低技能人员)培训人员。此外,不需要复杂的设备,昂贵的备件或化学品(Gause 2008)。根据Hoffmann等人。(2010年),建造的湿地通常比高速有氧植物更便宜,但对于较大的植物,它们通常在资本成本方面的昂贵。

对于土地可用的地区的大型处理厂超过10 000 PE,自由表面流动构造的湿地废物稳定池塘是否比潜流人工湿地(水平和垂直)由于落地床所需的湿地所需的砂和砾石填充所需的大量砂和砾石填充。如果在本地不可用,植物和衬里可能会增加成本(Eawag / Sandec 2008)。此外,地下流动构造湿地的设计和施工需要熟练的技术人员。但是,如果在本地获取材料,则可以降低成本。

操作与维护

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总的来说,人工湿地的运维要求相对简单(没有高科技设备或化学添加剂),这可能允许社区组织或私人小型企业家在充分的能力建设和技术支持下管理系统(GAUSS 2008)。然而,CW在其生命周期内总是需要一些维护。这方面在决策过程中经常被忽视。

在第一次生长季节期间,消除可以与种植湿地植被竞争的杂草是很重要的。随着时间的推移,砾石将堵塞累积固体和细菌膜。入口区的过滤材料将需要每10年或更长时间更换一次。维护活动应专注于确保在进入湿地之前减少废水中固体浓度(Tilley等,2008)。维护还应确保树木不会在该地区长大,因为根部可以伤害衬里。

当过滤器闻起来像“犯规鸡蛋”时发生非常危急的情况。这是Anaerobic条件的指标。在这种情况下,滤波器应休息并必须重新调整负载(Hoffmann等,2010)。如果他们正常工作,需要定期检查预处理设施,并且必须经常清空,并且污泥必须正确卸下(见人力排放和运输电动排空和运输)。

乍看上去

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工作准则

经过预处理的灰或黑水连续地、水平地流过一个种植的过滤床。植物为微生物的附着、生长和向根区输送氧气提供了合适的环境。有机的通过过滤和微生物降解在有氧缺氧和厌氧条件下(羊毛和二烯er2006)中除去物质和悬浮固体。

能力/充分性

它可以应用于单个家庭或小型社区作为灰色或黑水的二级或三级治疗设施。流出物可重复用于灌溉或排入地表水(MOREL和DIENER, 2006)。

表现

BOD = 80 ~ 90%;TSS = 80 ~ 95%;TN = 15 ~ 40%;TP = 30 ~ 45%;FC≤2 ~ 3 log;LAS > 90%

成本

建造湿地的资本成本取决于沙子和砾石的成本,也取决于CW所需的土地成本。操作和维护成本非常低(Morel和Diener 2006)。

自助

兼容性

O&M通过训练有素的劳动者,除滤光基板外,大部分施工材料都可能是一个问题。施工需要专家设计。

O&M.

排空预先沉淀的污泥,清除不需要的植物,清洗进出口系统。

可靠性

过滤床的堵塞是该系统的主要风险,但治疗性能令人满意。

主要优势

高效除去悬浮和溶解的有机物,营养和病原体;没有地面上没有废水,因此没有气味滋扰;植物有一种景观美化和装饰目的(莫雷利和二烯公司2006)。

主要弱点

永久的空间要求;如果废水没有得到很好的预处理,高质量的滤料并不总是可以得到,而且价格昂贵,就有堵塞的危险;设计、施工和监测所需的专业知识(MOREL和DIENER, 2006年)。

适用性

淤塞是常见的问题,因此,在流入湿地之前,应先对进水进行一级处理。该技术不适用于未经处理的生活废水(如黑水)。对于那些有初级治疗的社区(例如,化粪池,Anaerobic被困扰的反应堆,英霍夫坦克,沼气定居者,UASB反应堆, 或者堆肥过滤器),但希望能获得更高质量的污水(例如,人工湿地结合无固液系统)。

水平潜流人工湿地在土地价格低廉、资源充足的情况下是一种较好的选择。根据水的体积和湿地相应的面积要求,它可以适用于城市的小区域,也可以适用于城市周边和农村社区。它也可以设计为单个家庭。

构造的湿地是天然系统,不需要电能(除非泵),也不需要化学品,尽管湿地需要在其生命期间需要一些维护。土地便宜且可用的地方,只要社区组织足够彻底计划并维持生命期间的湿地,就是一个好的选择。

这项技术最适合温暖的气候,但它可以旨在忍受一些冻结和低生物活性的时期。来自植物的阴影和风混合的保护是限制水中的溶解氧。如果要重复使用流出物,则根据气候,高蒸散率由于高蒸散率而导致的损失可能是这项技术的缺点。

人工湿地可以与水产养殖和农业(灌溉)相结合。这有助于优化当地的水和营养循环。

图书馆参考文献

小型和分散的污水管理系统

分散的废水管理介绍了常规和创新系统的综合方法,用于治疗和处理废水或重用踩出的流出物。较小的治疗厂是大多数新工程师的关注,是本书的主要重点。

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美国环境保护署(1999):人工湿地处理城市污水。美国:环境保护署(EPA)URL.[访问:09.06.2019]
进一步读物

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Tilley,E. Ulrich,L.Luethi,C.Ruymond,P. Schertenleib,R. Zurbruegg,C.(2014):卫生系统和技术纲要(阿拉伯语)。第2版​​修订版。瑞士州德国·瑞士:瑞士联邦水生科技学院(EAWAG)PDF.

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Ecodesign:底线

卫生没有单一的设计解决方案。但是,有系统和安全地排毒人类排泄物的普遍原则,不污染,浪费甚至使用水。生态卫生设计 - 通过重用和回收的可持续性专注于可持续性 - 提供全球立足点的可行解决方案,因为自然通过彼得摩根在津巴布韦,Ralf otterpohl和他的德国团队的工作探讨了以下页面,顺梅巴Paramasivan在印度,Ed Harrington及其同事在加利福尼亚。

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戴维斯

分散废水处理系统的技术,运营和经济方面的详尽报告。电子表格示例支持读者设计和规划废水处理系统组件。

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废物稳定池和建造湿地手册。

设计师,建筑商和运营商设计手册,设计和运营人工建造的湿地和废物稳定池塘。支持信息包括普遍采用的标准系统方法;关于各方法的生物,​​化学和物理过程的理论背景,目前的技术和技术知识如何设计,操作和维护它们;以及关于如何使用模型如何描述系统的理论知识。

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ROBBINS, D. STRANDE, L. DOCZI, J.(2012):发展中国家城市粪便污泥管理的机遇:来自菲律宾的经验。北卡罗来纳州:RTI国际公司URL.[访问:10.06.2019]

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手动构建的市政废水湿地处理

本手册讨论了构造湿地,功能设计方法和实现设计目的的管理要求的能力。本手册还试图在构造的湿地的适当使用,设计和性能上进行适当的视角。此外,该文件包含两个案例研究。

美国环境保护署(1999):人工湿地处理城市污水。美国:环境保护署(EPA)URL.[访问:09.06.2019]

污水管理技术讲座

这种PDFPRSENTION定量并表征了灰度和国内总废水生产,并举例说明了小型水平和垂直流湿地系统的设计。

Wafler,M。(2008):技术讲座灰水管理。维也纳:Seecon International GmbH
提高认识材料

健康的湿地,健康的人:湿地与人类健康的相互作用综述

尽管生产更多的食物和额外的水域出水,但湿地继续下降,许多人的公共卫生和生活水平不会改善。为什么这是 - 以及改变什么来改善情况?如果我们更好地管理湿地,我们可以提高人们的健康和福祉吗?的确,为什么这是重要的?此报告旨在解决这些问题。

HORWITZ, P. FINLAYSON, M. WEINSTEIN, P.(2012):健康的湿地,健康的人:湿地与人类健康互动的回顾。拉姆萨尔第6号技术报告。格兰和日内瓦:湿地公约秘书处和世界卫生组织(世卫组织)URL.[访问:10.06.2019]

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