高效能防堵塞人工湿地水体净化技术

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单位简介

公司成立于2009年，在职员工近300人，其中研发设计与咨询服务专业技术100余人。企业高层经营管理机构下设4个中心，14个职能管理部门，先后通过高新技术企业、瞪羚企业认定。企业目前拥有发明专利11项，实用新型专利55项，外观设计专利4项，软著27项；编制国家标准1项、地方标准1项、团体标准7项、企业标准2项；承担省部级科技项目3项、桂林市科技项目2项；组建研发平台2个，近三年年均营收3亿元以上，年均研发投入1880万元。

案例概述

广西桂林市临桂区庙岭镇回龙村生活污水集中处理项目案例，该村居民48户，餐饮店3家，服务人口约270人，全部污水经管网收集后集中生态处理，设计处理水量为50t/d，占地面积为400m2，投资17.64万元；污染物主要以生活污水为主，水质水量变化大，处理量较小、来源复杂；主要污染物COD、NH3-N、TN、TP、SS，进水浓度分别为339mg/L、41.4mg/L、56.2mg/L、8.30mg/L、221mg/L，治理后出水浓度分别为43mg/L、4.53mg/L、12.0mg/L、0.43mg/L、8mg/L，去除率分别为87%、89%、79%、95%、96%。处理后出水水质总体达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。目前该项目已运行6年，处理效果稳定、运行可靠良好，无需维护，从未出现堵塞问题，生态效益已充分发挥。

技术原理

基于三维渗流场理论数值模拟手段的人工湿地基质结构定量化设计，利用水力传导率小的填料增加水流阻力，避免短流的形成，利用水力传导率较大的填料增加过水能力，避免了水流死区的形成，实现了人工湿地各层填料水力传导率的科学量化及优化搭配，使流场趋于均匀分布。该技术显著提高了系统水力效率，强化了床体中微生物功能分区，显著提高了人工湿地的净化效率，解决了床体堵塞问题，保证了系统的持久高效运行。

适用范围

本技术属于水污染防治工程技术领域，广泛适用于污染地表水体生态修复、农村污水处理、城市污水处理厂尾水的深度处理、农业面源污染拦截治理、海绵城市建设过程中用到的人工湿地等方面。

工艺流程及说明

研究采用基于有限差分方法的三维渗流场地下水模拟系统Visual MODFLOW建立水流模型，对设计参数进行识别及敏感性分析，得出影响床体流场分布的主控因素。在此基础上，进行模型优化，确定主控因素最佳参数及其他设计参数值，实现流场的均匀分布。根据以上数值模拟得出的结构参数，建立对比实验系统，进行模拟结果的验证工作，实验内容包括水力性能、污染物净化效率、堵塞物形成规律、功能微生物分区富集的研究。

图1 防堵塞人工湿地开发工艺路线

主要技术参数

本技术主要技术参数为水力停留时间、表面有机负荷、表面水力负荷以及净化效率，如下表所示：

经济指标

本技术对于农村污水处理应用，污水处理规模在2-500m³/d范围，单位投资成本2000-5000元/m³、单位运行成本0.0-0.5元/m³，以典型50m³/d为例，单位投资成本为440元/m2或3500元/m³污水。在运行过程中无电耗、能耗、物耗、设备折旧、药剂等费用，运行稳定。经过多年的实际运行情况，平均每年的运行管理费用5290.5元/年，单位运行费用：5290.5元/年÷365天÷50吨=0.29元/m³。
对于流域水环境治理和面源污染治理应用，处理面积在100-100000m2、单位投资成本200-600元/m2、单位运行成本小于0.1元/m2。

工程示范及应用情况

（1）地点：广西桂林市兴安县；时间：2020年；内容：桂林碳酸钙精深加工新型材料产业园污水处理，规模600t/d，运行良好；实施方式：EPC模式；
（2）地点：广西桂林市全州县；时间：2020年；内容：桂林全州县农村生活污水连片治理，规模210t/d，运行良好；实施方式：EPC模式；
（3）地点：广西贺州市龟石水库；时间：2022年；内容：贺州龟石水库饮用水源保护区生态综合治理，建设规模20亩，运行良好；实施方式：EPC模式。

推广前景

当前农村污水处理率还很低，国家“十四五”规划中要求“整治提升农村人居环境”。此技术大大提高了人工湿地水力效率，增强污水处理能力，工艺简单，全生态，免维护，运行费用低，实用、先进，具有显著的环境效益及社会效益，应用前景广阔。在未来三至五年内，可将本技术大力推广应用于国内广大农村地区的污水治理。而农业面源污染一直是河湖水体污染的巨大来源，对农业面源污染和河流水体生态修复，该技术也具有巨大的优势。

获奖情况

1.所获专利：
（1）专利名称：一种均匀流人工湿地水体净化方法，授权号：ZL201110307210.1
（2）专利名称：一种基于流场分布的潜流人工湿地基质结构设计方法，授权号：ZL201310595315.0
2.所获奖励：

3.所获技术标准：

4.相关环境资质证书：
环保工程专业承包贰级，环境检验检测资质，农业综合开发生态工程专业设计乙级，水污染防治工程专项设计乙级，污染修复工程专项设计乙级。