垂直流人工濕地的配水方式探討

■高燕 朱國平 許明海 邱琳 郭陳嫻

（浙江省環境保護科學設計研究院浙江杭州310007）

垂直流人工濕地的配水方式探討

■高燕 朱國平 許明海 邱琳 郭陳嫻

（浙江省環境保護科學設計研究院浙江杭州310007）

垂直流人工濕地配水系統是人工濕地系統的的重要組成部分之一。良好的配水系統能合理地分配水量，最大化地利用人工濕地凈化功能，保證濕地高效穩定運行。本文介紹了傳統的多孔出流管和溢流布水裝置兩種垂直流人工濕地布水方式，提出溢流布水槽形式布水的優點和其可借鑒性。

垂直流人工濕地配水均勻性配水方式多孔管溢流布水槽

1 前言

人工濕地污水處理系統具有建造、運行費用低廉、處理效果穩定、適用面廣等優點，得到國內外眾多專家和學者的認可[1]。人工濕地分為表面流和潛流人工濕地，而潛流濕地又可分為水平流和垂直流濕地[2]。其中，垂直流濕地由于其占地面積較小，對有機物和氮有更高的凈化效果，成為濕地應用中的首選。除了基質、植物和微生物是其基本組成外，配水系統也是其重要的組成部分。良好的配水系統能合理地分配水量，最大化地利用人工濕地凈化功能，既能實現來水快速均勻地分布到整個人工濕地表面，又能使系統不堵塞，保證濕地高效穩定運行。因此，垂直流人工濕地配水方式的問題是關系到該類型濕地能否成功發揮其應有功效、能否長效運行和積極推廣應用的重要問題。本研究主要從水力學角度來探討垂直流人工濕地的幾種配水方式的性能及優缺點。

2 垂直流人工濕地配水方式

2.1 多孔出流管配水方式

垂直流人工濕地的配水類似于水利農田灌溉，多孔出流管形式則屬于滴灌。現有垂直流濕地中大多采用“豐”字形或半“豐”字形的布水形式，各個分支管路穿孔大小及孔間距均一致。

由水力學可知，對于這種穿孔管布水系統來說，若其支管中穿孔比較多，均可以看作是沿途均勻泄流，其水力計算分為孔口出流流量

計算和沿程水頭損失計算。由水力學知識可知[3]孔口出流流量計算式為：

式中：Q為孔口出流流量；μ為孔口流量系數；A為孔口面積；h為孔口總水頭；

沿程水頭損失的計算的目的在于確定管徑和長度的最佳組合，并通過管路水頭損失確定所需高差。計算公式[4]如下：

f—沿程損失系數，鋼管為6.25×105，塑料管為0.948×105；L—管長，單位為m；m—流量指數，鋼管為1.90，塑料管為1.77；Q—流量，單位為m/h；D—管內徑，單位為mm；b—管徑指數，鋼管為5.10，塑料管為4.77。

工程中布水管常采用地面鋪設及地下埋設兩種形式。地面鋪設是將布水管鋪設在人工濕地基質層上，可通過查看出水流量，通過支管閥門調節各個支管的流量大小，使布水盡可能均勻，但缺點是表面布水容易積水，夏天易滋生蚊蠅；地下埋設是將布水管鋪設在基質中，一般在人工濕地表面以下30cm，避免了蚊蠅滋生，但是埋設在基質中查看檢修不便，孔口容易堵塞，造成濕地表面積水，甚至管道堵塞無法正常運行。

2.2 溢流布水裝置配水方式

溢流布水裝置由污水分配槽和保溫及臭氣收集裝置組成（如圖1所示）。污水分配槽將管路孔口出流和堰流相結合，污水通過管路分配到各個布水槽中，再采用地上式溢流方式分布到濕地表面，很好的解決了多孔管布水的諸多問題：首先，污水溢流至濕地槽表層，污水中大顆粒物質通過表層的過濾截留，不易引起布水系統及出水管堵塞；其次，地上式溢流布水，大大的增加了污水與空氣的接觸面，起到跌水充氧的效果，增加污水的溶解氧含量；第三，溢流布水裝置配套了保溫及臭氣收集裝置，避免了污水溢流引起的臭味和蚊蠅問題，同時，保溫裝置可一定程度減緩冬季環境溫度較低時的結冰情況。

圖1 溢流布水裝置示意圖

2.3 、溢流堰配水方式工程應用

溢流布水裝置首次應用到桐廬君山村高效生活污水處理示范工程，也在浙江省范圍內得到推廣應用，均已取得了較好的效果。通過示范點的成功應用，證明了溢流布水裝置有效的解決了傳統多孔出流管布水的不足，對垂直流人工濕地表面布水設計具有很好的借鑒性和引導性。

圖2 桐廬人工濕地示范工程溢流布水裝置應用

3 結論

（1）傳統的垂直流人工濕地所采用的多孔出流管布水方式，容易造成管道堵塞，影響工程正常運行，且不易檢修，從而大大縮短了整個工程的壽命。

（2）溢流布水裝置徹底解決了垂直流人工濕地表層布水的不足。污水通過布水堰從濕地表面流入濕地濾床底部，氧料可通過堰口跌水、大氣擴散和植物根系傳輸等進入人工濕地系統內。并可將污水中的懸浮物截留在濕地濾料表面，防止系統堵塞，并大幅提高系統內生物膜的處理效率。該布水方式對垂直流人工濕地表面布水設計具有很好的借鑒性和引導性。

[1]吳振斌，成水平，賀鋒，等. 垂直流人工濕地的設計及凈化功能初探 [J].應用生態學報，2002，13(6):715-718.

[2]吳振斌等.復合垂直流人工濕地.北京.科學出版社.2008

[3]李煒，徐孝平水力學 [M]. 武漢：武漢水利電力大學出版社，2000

[4]嚴煦世，范謹初，許保玖給水工程 [M]. 4版北京：中國建筑出版社. 1999. 13

P641.73[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-382-1