人工湿地文档

1、毕业论文（2008届）题目人工湿地系另U:专业：姓二OO八年五月二五日 摘要湿地的定义有多种，目前国际上公认的湿地定义是湿地公约作出的，即湿地是指，不问其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带、静止或流动、淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水域。湿地包括多种类型，珊瑚礁、滩涂、红树林、湖泊、河流、河口、沼泽、水库、池塘、水稻田等都属于湿地。它们共同的特点是其表面常年或经常覆盖着水或充满了水，是介于陆地和水体之间的过度带。湿地广泛分布于世界各地，是地球上生物多样性丰富和生产力较高的生态系统。湿地在抵御洪水、调节径流、控制污染、调节气候、美化环境等方面起到重要作用，它既

2、是陆地上的天然蓄水库，又是众多野生动植物资源，特别是珍稀水禽的繁殖和越冬地，它可以给人类提供水和食物。湿地与人类息息相关，是人类拥有的宝贵资源，因此湿地被称为“生命的摇篮”、“地球之肾”和“鸟类的乐园”。我国湿地类型多样、分布很广，总面积在6500万公顷以上。从寒带到热带，从沿海到内陆，从平原到高山，都有湿地的分布。千百年来，广阔的湿地为促进经济发展，保障人民生活作出了巨大的贡献.人Abstractthedefinitionofwetlandsinacombinationoffactors,thecurrentinternationallyaccepteddefinitionofwetland

3、sisConventiononWetlands,tothatwetlandisnotaskedforitsnaturalorartificial,permanentortemporarywetlands,peatlandsorwaterszone,Stationaryormobile,freshwater,brackishwater,saltwaterbody,includingthelowebbatthedepthofnotmorethansixmetersofwater.Wetlandsincludemanytypes,coralreefs,shoals,mangroveforests,l

4、akes,rivers,estuaries,marshes,reservoirs,pondsandpaddyfieldsbelongingtoallwetlands.Theysharecommonfeaturesofitssurfaceiscoveredwithperennialorregularwaterorfullofwater,isbetweenlandandwaterbetweentheover-zone.Wetlandswidelydistributedaroundtheworld,isrichbiodiversityontheplanetandhigherproductivityo

5、fecosystems.Wetlandsinresistingfloods,regulatingrunoff,pollutioncontrol,regulationofclimate,beautifytheenvironmenthasplayedanimportantrole,itisthelandofthenaturalwaterreservoirs,isthelargenumberofwildanimalandplantresources,especiallyrareandthebreedingandwinteringbirds,Itcanprovidewaterforhumanandfo

6、od.Wetlandsarecloselyrelatedwiththehuman,whichisownedbythevaluableresources,wetlandsknownasthecradleoflife,EarthkidneyandBirdsofParadise.Chinaswetlandsanddiverse,verybroaddistribution,thetotalareaofmorethan65millionhectares.Fromthefrigidzonetothetropics,fromcoastalareastoinlandfromthemountainstothep

7、lains,wetlandshavethedistribution.Forthousandsofyears,thevastwetlandstopromoteeconomicdevelopment,protectthepeopleslifehasmadegreatcontributiontopeople目录摘要2正文41人工湿地的定义42人工湿地的工作和分类63人工湿地的系统设计64人工湿地在国外的研究应用发展175人工湿地在我国的应用和发展186人工湿地的运行和经济分析207人工湿地的生态效21结语25谢辞27附录28参考文献30（一）人工湿地的定义人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似

8、的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用人工湿地作为一种新型生态污水处理技术,在实际应用中取得了快速发展用人工湿地（Constructedwetland）来处理城市污水是发达国家近十年来才兴起的生态处理法,它是为处理污水而人为地在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料（如砾石等）混合组成填料床，使污水在床体的填料缝隙中流动

9、或在床体表面流动，并在床体表面种植具有性能好，成活率高，抗水性强，生长周期长，美观及具有经济价值的水生植物（如芦苇，蒲草等）形成一个独特的动植物生态体系。人工湿地去除的污染物范围广泛，包括N、P、SS、有机物、微量元素、病原体等。有关研究结果表明，在进水浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达85%95%,COD去除率可达80%以上，处理出水中B0D5的浓度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。废水中大部分有机物作为异样微生物的有机养分，最终被转化为微生物体及CO2、H2O。人工湿地面积可视情况而言，可在市郊结合部，也可在污水处理厂出水的附近建造。一些人工湿地属预处理型，在那些目前

10、还不具备建造污水处理厂的城乡结合部建造人工湿地，将生活污水排入，利用所种植物对其进行处理，然后再排入自然水系，保护水体；还有些湿地属于加强型，在污水处理厂附近建造人工湿地，将污水处理厂处理过的水引入，再经过人工湿地的加强处理，提高其水质，然后排入自然水系，作为其补充水源。（二）人工湿地的作用和分类近年来,各种水处理技术在实际应用中取得具有处理性能好、成活率高、抗水性强、生长周期了不断的发展,特别是作为二级处理的活性污泥长、美观及具有经济价值的水生植物,形成一个独法以其工艺相对成熟、运行稳定、处理效果好而成特的动、植物生态系统,对废水进行处理。实际设为城市污水处理的主流工艺,但传统的活性污泥计中

11、,往往是将湿地进行多级串联或附加必要的不仅基建投资大,运行费用高,且主要以去除碳源预处理、后处理设施构成。污染物为目的,对氮、磷等营养物质的去除则微乎人工湿地按污水在其中的流动方式可分为两其微,经处理后的出水排入水体后仍将引起“富营种类型:水面式人工湿地（简称FWS）,潜流养化”等环境问题。三级处理虽可解决上述问题，型人工湿地（简称SFS）。FWS系统中,废水在湿但因投资和运行费用昂贵而难以大面积推广。同地的土壤表层流动,水深较浅（一般在0.1-0.6时事实也说明,单纯依靠传统的人工处理方法在m）。与SFS系统相比，其优点是投资省，缺点是我国当前的情况下尚难以从根本上解决水污染问负荷低。北方地

12、区冬季表面会结冰,夏季会滋生题，只能延缓其发展趋势。70年代以来，人工湿蚊蝇、散发臭味，目前已较少采用。而SFS系统，地处理技术的提出和发展，为综合解决上述问题污水在湿地床的表面下流动，一方面可以充分利提供了一种新的选择。用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用，提高处理效果和处理能1人工湿地的基本构型与流程力;另一方面由于水流在地表下流动，保温性好，人工湿地系以人工建造和监督图表1控制的、与沼处理效果受气候影响较小，且卫生条件较好，是目泽地相类似的地面，通过自然生态系统中的物理、前国际上较多研究和应用的一种湿地处理系统，化学和生物3者协同作用以达到对污水的净化。但此系统

13、的投资比FWS系统略高。此种湿地系统是在一定长宽比及底面坡度的洼地人工湿地的工艺流程有多种，目前采用的主中，由土壤和填料混合组成填料床，废水在床体的要有:推流式、阶梯进水式、回流式和综合式4种，填料缝隙或在床体表面流动，并在床体表面种植如图1所示。a.推流式；b.回流式；c.阶梯进水式；d.综合式图1人工湿地的基本流程阶梯进水可避免处理床前部堵塞，使植物长势均匀，有利于后部的硝化脱氮作用;回流式可对进水进行一定的稀释，增加水中的溶解氧并减少出水中可能出现的臭味。出水回流还可促进填料床中的硝化和反硝化作用，采用低扬程水泵，通过水力喷射或跌水等方式进行充氧。综合式则一方面设置出水回流，另一方面还将

14、进水分布至填料床的中部，以减轻填料床前端的负荷。人工湿地的运行可根据处理规模的大小进行多种方式的组合，一般有单一式、并联式、串联式和综合式等（如图2所示）。在日常使用中，人工湿地还常与氧化塘等进行串联组合。a.单一式；b.串联式;c.并联式；d综合式图2人工湿地的不同组合方式根据湿地中主要植物形式人工湿地可分为：1浮游植物系统；2挺水植物系统；3沉水植物系统。其中沉水植物系统还处于实验室研究阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的精处理。浮游植物主要用于N,P去除和提高传统稳定塘效率。目前一般所指人工湿地系统都是指挺水植物系统。挺水植物系统根据废水流经的方式，可分为表面流湿地（SFW）、

15、潜流湿地（SSFW）、立式流湿地（VFW）。表面流湿地和立式流湿地因环境条件差（易孳生蚊虫），处理效果受气温影响较大以及对基建要求较高，现多不再采用。故人工湿地大部分采用潜流式湿地系统。人工湿地在国外研究应用发展（三）人工湿地系统的设计3.1计步骤人工湿地系统的设计涉及如:水力负荷、有机负荷、湿地床构形、工艺流程及布置、进出水系统和湿地栽种植物种类等诸多因素。由于不同国家及地区的气候条件、植被类型及地理件各有差异，因而大多根据现地条件，经小试或中试取得相关数据后进行。1选址。考察地质、地貌、水文、自然资源、人文资源、有关法律及公众意见。应因地制宜，尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒

16、地，一方面减少土石方工程、利于排水、降低投资，另一方面防止对周围环境产生影响。2确定系统组合形式。根据场地特征、处理要求和所处理污水的性质来确定。单一式、并联式、串联式、综合式。3确定水力负荷。根据文献或经验而定。4选择植物。根据湿地植物的耐污性能、生长能力、根系的发达程度以及经济价值和美观等因素来确定。一般有芦苇、席草、大米草、水葫芦、水花生等，最为常用的是芦苇，插植密度为13株/m?。5.计算表面积As=Q/aAs表面积；Q进水量；a水力负荷。6确定长宽比。（1）表面流湿地：长宽比10：1或更大，根据地形来考虑，底坡降0%1%。（2）潜流湿地：根据达西定律Q=KsxAxSS水力坡度；A湿地

17、床横截面积；Ks潜流渗透系数。7.结构设计。（1）进水系统的布置：湿地床的进水系统应保证配谁的均匀性，一般采用多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比湿地床高出0.5m。湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求，出水区的末端的砾石填料层的底部设置穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。（2）填料的使用：湿地床由三层组成表层土层、中层砾石、下层小豆石。表面土钙含量在22.5kg/100kg为好；砾石层粒径在550mm，铺设厚度在0.40.7m。（3）潜流式湿地床的水位控制：当接纳最大设计流量时，进水端不能出现填料床面的淹没现象；有利于植物生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀。

18、2.人工湿地的植物选择植物在碎石等基质内为微生物群落创造有力的活动场所，同时形成整个人工湿地系统绿化的一部分，因此植物的选择很重要。高等水生维管植物一般可作为人工湿地的种植植物。美国对芦苇、香蒲、灯心草、水葱、竹等植物净化污水进行过大量研究。深圳市白泥坑人工湿地栽种了芦苇、灯心草、蒲草处理污水。选择植物时注意的是：（1）耐污能力和抗寒能力能力强，又易于本乡土生长。最好以本乡土植物为主。（2）根系发达，茎叶茂密。（3）抗病除害能力强。（4）有一定的经济价值。选择好的人工湿地的栽种植物以后，应考虑到兼性塘中种植净水能力强的水生植物如凤眼莲、浮萍、水葱等，放养耐污能力强的鲤、鲫等鱼种组成水生生物塘。

19、此外，还应设计好整个人工湿地系统绿化工程，使之形成一个综合性生态系统举一实列:送还自然-成都活水公园湿地是地球上生物生产率最高的地区是许多野生动植物生长繁殖的场所和濒危生物的栖息地.它具有涵养水分,调节气候的作用对污水有一定的自净功能.保护天然湿地建设良性人工湿地系统,是摆在人类面前的一项重要任务.成都活水公园是世界上第一座以水保护为主题展示国际先进的人工湿地系统处理污水的城市生态环保公园,它模拟和再现了自然环境中污水是如何由浑变清的全过程.它展示了人工湿地系统处理污水的工艺,具有比传统二级处理更优越的污水处理新工艺,它充分利用湿地中大型植物及其基质的自然净化能力净化污水,并在此过程中促进了大

20、型植物生长,增加绿化面积和野生动物栖息地有利于良性生态环境的建设.在成都活水公园,当人们走过厌氧池,兼氧池,植物塘床系统,养鱼塘,戏水池,陶醉在大自然的美妙和谐中时,便在不经意间阅读了大自然关于清水再生的自述.厌氧沉淀池把被人为污染，其水质已达不到一般景观用水要求,底于V类水质标准的府河水，泵入厌氧池中进行预处理.在氧氧池中,经物理沉淀作用,比重大于水的悬浮物沉到池底，从排污管排出;比重小于水的悬浮物浮于水面，由人工清除;部分可溶解的有机污染物，经厌氧生物作用降解或被分解为甲烷，二氧化碳等气体排入大气.水流雕塑。独具匠心的水流雕塑形似一串花朵他利用落差产生冲力使水在一个个小石臼欢跳，回旋，激荡

21、与大气充分接触，曝气，充氧，从而增加了水中的溶解氧含量使水更具活力.同时，它又把上下两个工艺单元有机结合在一起并具有较高观赏价值.兼氧池从厌氧池流出来的水，经水流雕塑一路吸收空气中的氧，流入兼氧池.有机污染物在兼氧微生物的作用下，进一步降解成植物易于吸收的有机物.兼氧池中的兼氧微生物和植物对水有一定的净化作用.同时，兼氧池也是人工湿地系统的配水装置.人工湿地植物塘，床系统这是活水公园展示的人工湿地系统处理污水工艺的核心部分.它由6个植物塘和12个植物床组成这个系统仿造了黄龙寺五彩池的景观，并种有浮萍，凤眼莲，荷花等水生植物和芦苇，香蒲，茭白，伞草，菖蒲等挺水植物，拌生有各种鱼类，青蛙，蜻蜓，昆

22、虫和大量微生物及原生物.它们组成了一个独具特色的人工湿地塘床系统.污水在这里经沉淀吸附，氧化还原和微生物分解等作用，有机污染物中的大部分被分解为可被植物吸收的养料污水就变成了肥水，在促进系统内植物生长的同时，也净化了自己，水质明显改善.人工湿地塘，床系统好似一个生态过滤池，污水通过这个过滤池后可得到有效净化.养鱼塘当污水经人工湿地，床系统净化后再次经水流雕塑充分曝气，充氧，水中溶解氧含量大大增加，水质可全面达到皿类水质，即达到了一般鱼类保护区及游泳区的水质标准，可作为公园绿化和景观用水.养鱼塘系统养殖着观赏鱼类和水草.这些鱼多以各种藻类和微生物为食，同时也排出鱼粪等有机污染物促进藻类植物生长.

23、流水在这里通过曝气,沉淀,生物降解和逐级过滤,确保达到皿类水质标准.这个系统养殖的鱼类，水草，在供人们观赏的同时，还可以起直观的生物监测的作用.戏水池戏水池是为游人提供戏水，亲水活动的场所.碧澄透彻的清流，吸引和诱惑着人们去亲水，戏水.爱惜水，保护水，把清水送还自然，人们在这里走进大自然，融入大自然，体验大自然的清纯，美妙.戏水池是活水公园的句号，而涓涓清流继续流向府河，像引人深思，意犹未尽的省略号3.2FWS系统的设计由于废水在人工湿地中流动缓慢,故人工湿地通常可视作一级推流式反应器,稳态条件下可用以下反应动力学公式描述:Ce/C0=exp(-KTt)基于人工湿地的影响因素较为复杂,各国研究

24、者对湿地床的尺寸提出了不同的计算方法。Reed建议FWS系统可用下列方程计算1:1.75CeCKTAVLWQn=A-C0QdTchobanoglour建议冰湿为T时，速率常数可由下式确定：KT=K20(1,1)(T-20)当湿地床的底坡或水力坡度不小于1%时,上述方程可调整为：1.75CeCKTAVLWQn=0.52exp-C04.6S1/3Qd对床表面积AS,Kaklec和Knight建议用下式0.0365QdC0-C3计算：AS=(104k)ln(-C3)Ce初步设计时,k值可取34m/y背景BOD5值可由下式计算：C3=3.5+0.05C0FWS系统的有机负荷随废水性质和条件变化很大，其

25、范围在18-110kgBOD5(had)。一般只作为设计校核的指标，它的控制对维持系统好氧状态及防止蚊虫、恶臭等非常重要。FWS系统的水力负荷可达150-500m3/(had)。在确定水力负荷的同时应考虑气候、土壤状况、渗透系数和植被类型等场地条件,还应考虑接纳水体的水质要求,尤其注意由于蒸发、蒸腾的失水量对夏季处理的影响及在干旱地区设计湿地的可行性。在特殊情况下,要求湿地设计达到零排放时,湿地中的水主要通过蒸发、蒸腾、补充地下水或系统内回用等途径完成,这时水力负荷与水平衡计算是设计时需要重点考虑的问题。3.3SFS系统的设计在SFS系统中,水流有2种基本流态,即层流与紊流。当湿地床中所用填料

26、的粒径不大、污水充满填料缝隙并处于饱和状态时水流为层流,此时可用达西公式计算1-3,即：Q=KsAcSv。对其中的渗透系数Ks,到目前为止尚无准确的测定,对于以砾石为基质的湿地,欧洲人建-议取103m/s,而美国的经验认为Ks不宜大于-104m/s。当Re1-10时,水流变为紊流,此时不宜用Darcy公式,可用Ergum公式计算1-3。S=150yv(1-n)/Dpn2/pg+21.75(1-n)v/Dpng湿地表面积AS可用下计算1：AS=Q(lnC0-lnCe)/(KTDn)式中：KT与温度的关系为KT=K20(1.1)T-20。据有关文献报道和实际试验，某一特定SFS系统的K20与床体填

27、料的孔隙率n有关,关系式为K20=K0(37.3n4.172),对典型城市污水取K0=1.839d-1,高浓度有机工业废水K0=0.198d-1。英国人Kitkuth推荐用AS=5.2Q(InCO-lnCe)计算表面积。符号说明:AC,As湿地床的横截面积,表面积;m2;Ce,CO进水、出水BOD5;mg/L;Q平均设计流量3/:(mm32/d;KS渗透系数;md);K20,KT温度20C,TC时的速率常数;d-1;KO某一填料中植物根系充分发展后的最佳速率常数;d-1;L湿地床长度;m;W湿地床宽度;m;D湿地床深度;m;S底坡或水力坡度;(-)。由上述各式，即可确定湿地床的基本尺寸。湿地床

28、长度L通常定为20-50m。过长,易造成湿地床中的死区,且使水位难于调节,不利于植物的栽培。此外,湿地的长度比L/W也不应过大，建议控制在3：1以下，常采用1：1,对于以土壤为主的系统,L/W比应小于1：1。床深D一般须根据所栽种植物的种类及根系的生长深度确定，以保证湿地床中必要的好氧条件。对于芦苇湿地系统，处理城市或生活污水时,D一般取0.6-0.7m;而用于较高浓度有机工业废水的处理时,D一般在0.3-0.4m之间。床横截面面积与温度、有机负荷无关,只受填料的水力学特性影响。在借鉴有关经验的基础上人们建议,通过填料横截面的平均流速Q/AC以不超过8.6m/d为宜,以避免对填料根茎结构的破坏

29、。湿地床底坡一般取1%-8%,须根据填料性质及湿地尺寸加以确定,对以砾石为填料的湿地床一般可取2%。3.4人工湿地生物净化技术在污水处理中的应用人工程地生物淨化系统示竜图(图进行处理)JrA.K*人工池体/湖泊人工湿地人工湿地生物净化系统示意图人工湿地生物净化技术(以下简称人工湿地技术)是对污水进行净化处理的一项高效实用的新技术，通过对水中的污染物进行分解处理，达到对污水净化的目的。社区中使用此项技术对污水进行处理，不仅可以免去污水对我们生活的困扰，而且还可以实现对污水的重新再使用，达到节水的目的。同时，湿地上的水生植物还可以形成一道美丽的景观，美化我们的生活环境。35人工湿地生物净化技术的原

30、理及特点人工湿地技术主要利用湿地的独特生态功能。湿地作为地球上的一种生态系统，它不仅为我们的生活提供大量食物、原料和水资源，而且在维持生态平衡、涵养水源、净化水体等方面发挥了重要作用，此项技术就是充分利用湿地的这一独特功能。通过建造人工湿地，达到对污水的净化处理，那么人工湿地技术是如何实现对污水的净化处理的？人工湿地的净化机理：人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。实地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使

31、其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。污水先经过生态反应箱，生态反应箱内有高效微生物载体、特选的微生物酶、特选的水生植物，能营造一种强化的生态环境。污水在流经反应箱的过程中，其中的有机污染物在反应箱中通过微生物酶的作用加以分解。在这里可以形成一个稳定、高效的净化环境，污染物能够得到高效去除。然后污水经过人工建造的湿地，它是在一定的填料上种植特选的植物而形成的。当富含有机物的污水流过人工湿地时，经沙石、土壤过滤，植物根际的多种微生物活动，从而达到污水的净化处理。人工湿地上的水生植物在污水净化中发挥了

32、重要作用。水生植物根系发达，为微生物提供了良好的生存场所。微生物以有机物质为食物，它们的排泄物又成为水生植物生长的养料，从而形成了一个生物圈，实现了对污水有机物的分解、吸收。收获的水生植物还可以再利用，用做肥料等人工湿地技术的显著特点之一是其对有机污染物有较强的降分解、能力。污水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留，然后被微生物利用，污水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及降解过程而被分解、去除。人工湿地技术更多的是靠生物技术来实现污水的净化处理的。与传统的污水处理技术相比，本技术不仅对污水中的污染物实现了有效分解处理，起到净化水体的作用，而且本身就是一种绿

33、意盎然的自然景观，美化了周围环境，更重要的是，还可以对净化的水体重新利用，达到节水的目的。36人工湿地技术应用现状人工湿地生物净化技术只是生态处理系统的一部分。近20年来，人工湿地技术在欧美得到广泛应用。美国现有800多处人工湿地工程用于处理市政、工业和农业废水。在丹麦、德国、英国等国，至少有200处人工湿地系统在运行。新西兰也有80多处人工湿地系统投入使用。90年代后，我国也对人工湿地技术进行了研究，在污水处理上有很大进展。现在有许多项目使用此项技术对污水进行处理，在社区污水的处理中也有广泛应用人工湿地的净化机理：人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。实地系统成熟后，填料表面

34、和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。1选址。考察地质、地貌、水文、自然资源、人文资源、有关法律及公众意见。应因地制宜，尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地，一方面减少土石方工程、利于排水、降低投资，另一方面防止对周围环境产生影响。2确定系统组合形式。根据场地特征、处理要求和所处理污水的性质来确定

35、。单一式、并联式、串联式、综合式。3确定水力负荷。根据文献或经验而定。4选择植物。根据湿地植物的耐污性能、生长能力、根系的发达程度以及经济价值和美观等因素来确定。一般有芦苇、席草、大米草、水葫芦、水花生等，最为常用的是芦苇，插植密度为13株/m?。5.计算表面积As=Q/aAs表面积；Q进水量；a水力负荷。6确定长宽比。（1）表面流湿地：长宽比10：1或更大，根据地形来考虑，底坡降0%1%。（2）潜流湿地：根据达西定律Q=KsxAxS水力坡度；A湿地床横截面积；Ks潜流渗透系数。7.结构设计。（1）进水系统的布置：湿地床的进水系统应保证配谁的均匀性，一般采用多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比

36、湿地床高出0.5m。湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求，出水区的末端的砾石填料层的底部设置穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。（2）填料的使用：湿地床由三层组成表层土层、中层砾石、下层小豆石。表面土钙含量在22.5kg/100kg为好；砾石层粒径在550mm，铺设厚度在0.40.7m。（3）潜流式湿地床的水位控制：当接纳最大设计流量时，进水端不能出现填料床面的淹没现象；有利于植物生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀。2人工湿地的植物选择植物在碎石等基质内为微生物群落创造有力的活动场所，同时形成整个人工湿地系统绿化的一部分，因此植物的选择很重要。高等水生维管植物

37、一般可作为人工湿地的种植植物。美国对芦苇、香蒲、灯心草、水葱、竹等植物净化污水进行过大量研究。深圳市白泥坑人工湿地栽种了芦苇、灯心草、蒲草处理污水。选择植物时注意的是：（1）耐污能力和抗寒能力能力强，又易于本乡土生长。最好以本乡土植物为主。（2）根系发达，茎叶茂密。（3）抗病除害能力强。（4）有一定的经济价值。选择好的人工湿地的栽种植物以后，应考虑到兼性塘中种植净水能力强的水生植物如凤眼莲、浮萍、水葱等，放养耐污能力强的鲤、鲫等鱼种组成水生生物塘。此外，还应设计好整个人工湿地系统绿化工程，使之形成一个综合性生态系统。37人工湿地的应用范围水源保护当前，我国许多饮用水水源具有富营养化的趋势，严重

38、威胁居民饮用水安全。富营养化水源水与一般意义上的微污染水源水相比，不仅氨氮和耗氧量超标，而且由于含藻量高更增加了给水处理的难度。人工湿地应用于污水处理已近半个世纪，有着能耗低、简单易行、良好的净化效果和独特的生态功能。采用水生植物床构成的人工湿地生态净化系统处理富营养化水源水，处理过程中不会产生新的“三致”物和“优先污染物”，避免了二次污染。景观用水如何处理景区的生活污水和养殖废水一直以来是个难题，在风景区建造污水处理厂是不可能的。用地下水或自来水则成本太高，使景区难以维持。人工湿地在处理污水的同时，又美化了周围环境，因此，在风景区通过建立人工湿地处理污水是解决景观用水的最好途径。工业废水人工

39、湿地是进行工业污水处理的一种有效手段，人工湿地能有效去除酚、甲醇、乙醇、单甲基苯胺、COD等污染物，去除率达95%以上。对某些水需求量比较大的企业还能实现污水净化回用，大量节约成本，并实现污水零排放。生活污水城市生活污水由于分散排放导致处理难度加大，利用人工湿地能很好地解决这个问题。建设城市湿地公园，既能进行城市生活污水的净化处理，又能增加城市绿地面积，能创造良好的环境效益和社会效应。人工湿地不受规模限制，既能对污水进行集中处理也能进行污水的分散处理，是城市污水处理的最有效的手段。农村面源随着农业的发展，大范围大规模的使用化肥使得农田径流中含有大量营养物，农村养殖业的发展也产生了大量农业废水，

40、这些废水是导致湖泊等水体富营养化的重要原因。利用人工湿地处理农田径流和农业废水，能大大降低水体中营养物的含量，对湖泊等水体的面源污染治理有着重要意义。暴雨径流自20世纪80年代以来，城市道路和高速公路等雨水系统在雨季排放的雨水径流含有许多污染物，如有机物、油、洗涤剂和重金属等，直接排入水体会污染水环境和破坏水资源。采用人工湿地的方法能有效地处理雨水。垃圾渗漏垃圾渗滤液中含有大量有毒的有机化合物和重金属，对地表水和深层地下水产生巨大威胁，处理不好极容易对地表水和地下含水层产生污染。利用人工湿地的方法处理垃圾渗滤液能很好地解决这个问题，人工湿地是一个完全自然的系统，并且能够充分利用地形进行重力排水

41、，不需要添加化学药剂避免二次污8污泥脱水如何减少城市污水处理中产生的污泥处理、脱水和处置费用，是一个亟待解决的问题。在使用原有污泥脱水工艺和设备情况下，要求购置、安装和运行费用低廉，还要达到标准是不现实的。但用人工湿地就可以实现上述处理要求。湿地植物在消化污泥中能茁壮生长，并且有利于污泥的脱水和稳定化，它们的根系可以贯穿实地上部的污泥储存层，把氧气带到根部，可以使周围许多微生物得以生长，这些细菌以污泥中的有机物为养料普流式人工混地示意倒潜流式人工湿地，其水体于系统填料的内部运行。为避免潜流湿地表流化，在实际设计和工程建设时，其进水口需设置在填料以下，而出水口也需设置在填料以下，切忌设置在填料表

42、层或以上。否则，会因为出水水位过高而导致表流化。表流式人工湿地，其水体运行于湿地系统的表层，主要依靠植物的吸收，湿地表层氧化膜及植物表层氧化膜的形成来达到分解效果。表流湿地常用的填料主要有风化料、泥土和素砂等。过水特堵复合型垂直流人工湿她眾意图下行垂直流温地流溫地复合型垂直流人工湿地，左边是下行工艺，右边是上行工艺，采用PVC管布水。复合型人工湿地常易导致漫流化，这其中原因较多，主要有水力布置不均匀以及堵塞的缘故3.8其它设计问题人工湿地的基本尺寸确定后,还需考虑如场地选择、栽种植物的种类、进出水系统的布置等一些具体问题。1）场地选择:与传统二级生物处理工艺相比,单位体积污水处理量所需人工湿地

43、的面积约为传统二级生物处理地的2-3倍。采用人工湿地处理污水时,应尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地,一方面可减少土方工程量,利于排水,降低投资;另一方面,可减少对周围环境的影响。2）植物的栽种:人工湿地系统设计中,应尽可能增加湿地系统的生物多样性,以提高湿地系统的处理性能,延长使用寿命。在选择湿地植物物种时,可根据耐污性、生长适应能力、根系的发达程度及经济价值和美观要求确定,同时也要考虑因地制宜。可用于人工湿地的植物有芦苇、茳芏、大米草、水花生、稗草等,目前最常用的是芦苇。芦苇的根系较为发达,是具有巨大比表面积的活性物质，其生长可深入到地下0.6-0.7m,具有良好的输氧能力。

44、种植芦苇时,一般应尽量选用当地芦苇进行移栽,其具体方法是将有芽苞的芦苇根分剪成10cm长左右,将其埋入4cm深的土中并使其端部露出地面。插植的最佳季节在秋季或早春,插植密度可为1-3株/m2。3）进出水系统的布置:湿地床进水系统的设计应尽量保证配水的均匀性,一般采用多孔管或三角堰等。多孔管可设于床面上或埋于床面以下,埋于床面下的缺点是配水调节较为困难。多孔管设于床面上方时，应比床面高出0.5m左右，以防床面淤泥和杂草积累而影响配水。同时应定期清理沉淀物和杂草等,保证系统配水的均匀性。系统的进水流量可通过阀或闸板调节，过多的流量或紧急变化时应有溢流、分流措施。湿地出水系统的设计可采用沟排、管排、

45、井排等方式,合理的设计应考虑受纳水体的特点、湿地系统的布置及场地的原有条件。为有效地控制湿地水位,一般在填料层底部设穿孔集水管,并设置旋转弯头和控制阀门。对严寒地区,进、出水管的设置须考虑防冻措施,并在系统的必要部位设置控制阀和放空阀。4）填料的选用:进水配水区和出水集水区的填料一般采用粒径为60-100mm的砾石，分布于整个床宽。处理区填料表层可优先选用钙含量为2-2.5kg/100kg的混合土，以利于提高脱磷效果。表层之下以5-10mm粒径石灰石掺和适量土壤,厚度为150-250mm,再往下，全部采用5-10mm粒径石灰石填料，或用不同级配砾石、花岗岩碎石铺设。由于表层土壤在浸水后会有一定

46、的下沉,因此,建造时填料表层标高应高出设计值10%-15%。5）湿地床的水位控制:通常,湿地进水的水位是不变的,为使污水在床体内以推流式流动,须对床层的水位加以控制。通常,SFS系统对水位的控制有几点要求:在系统接纳最大设计流量时,湿地进水端不出现雍水,以防发生表面流：在系统接纳最小设计流量时，出水端不出现填料床面的淹没，以防出现表面流：为了利于植物的生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽量均匀，并尽量使水面坡度与底坡基本一致。6）防止地下水污染:为防止湿地系统因渗漏而造成地下水污染，要求在工程时尽量保持原土层，并在原土层上设置防渗层。防渗层的设置方法有多种，如采用厚度为0.5-1.0mm的高密

47、度聚乙烯树脂，或油毛毡密封铺垫等，为防止床体填料尖角对薄膜的损坏，施工时可在塑料薄膜上预铺一层细砂。（四）人工湿地在国外研究应用发展自西德1974年首次建造人工湿地以来，各种不同的湿地在世界各地已被用来处理大量不同的废水。1996年9月在奥地利维也纳召开的第四次国际研讨会，标志着人工湿地作为一种独具特色的新型废水处理技术已经正式进入水污染控制领域。自由表面流湿地在欧洲发展缓慢。瑞典1994年在Wittgren建一座处理6500PE,占地22公顷的自由表面流湿地。在北美约200座湿地处理系统有2/3是自由表面流湿地，其中一半又是自然湿地。自然湿地的大小从11000公顷，其中一半在10100公顷。

48、人工自然表面流湿地通常较小，60%小于10公顷。自然湿地水力负荷小于人工湿地。系统水深范围590cm，3040cm较普及。最常用的预处理是兼性或好氧塘，表明许多湿地系统用于现行塘系统的精处理。地下潜流系统在欧洲应用较多，有几百座。在丹麦，德国，英国等国家都至少有200个系统在运行。此技术还在快速发展，特别是在一些东欧国家。绝大多数系统种植有芦苇，也有种植其它湿地植物的。在德国大多数系统介质是土壤，人们认为根的生长和芦苇根区会增加和稳定导水性，但几乎所有土壤系统都遇到表面断流问题。为保证潜流，英国和北美绝大多数采用砾石床。虽有些砾石床也堵塞，但主要是由于预处理不足。在欧洲此类系统趋向对近1000

49、PE的乡村级社区进行二级处理；北美则趋向更多人口的高级处理。在澳大利亚和南非则用于处理各类废水。美国EPA目前正在开发北美人工湿地数据库，地方数据库在其它国家已存在，为减少重复劳动和改良经验湿地设计方法，所有这些湿地都应通过公共数据库使世界各地的工程师和科技人员能够获得。这样的数据库可减少建设低效湿地的风险。两种湿地的设计指南现已出版，但改良工作仍然需要，有必要更细致的研究不同地区特征和运行数据以便在将来的建设中提供更合理的参数。竖流湿地在欧洲许多地方投入运行已有几十年。竖流系统至今未广泛使用是因为其需要更细致的建设和介质选择。最近国际会议上有几篇文章对竖流系统评价很高，目前世界上科技工作者正

50、投入大量精力以改良人工湿地技术。潜流系统的处理效率可通过选择竖流系统，采用间歇负荷和合理选择介质而获得提高，还可引入一些传统处理技术的理论，如回流。此外，不仅对竖流系统，对所有人工湿地系统都需深入研究以改良优化工程设计参数，还需对系统的长期运行能力和管理问题进行研究。人工湿地不仅可用于城市和各种工业废水的二级处理，还可用于高级处理中的精处理和对农田径流的处理。在有些情况下，人工湿地可能是唯一使用的技术（五）人工湿地在我们的应用和发展人工湿地作为一种新型生态污水处理技术,具有投资省、运行简便、处理效果稳定、出水水质好等诸多优点,不失为我国经济尚欠发达、地理条件相对宽裕的广大中小城镇、居民小区污水

51、处理的优选方案。但由于国内人工湿地污水处理技术的发展及其应用时间还相对较短,人们对其的认识也有一个过程,加之技术相对滞后,因而人工湿地的应有潜力未能得到深入挖掘。但从近年来国内外的研究进展,特别是国内如火如荼的开发应用,及包括去污机理、动力学模型等理论的进一步成熟,人工湿地作为一种经济有效的污水处理手段,必将成为我国污水处理的重要工艺而得到广泛应用。随着工业的发展，水污染的加剧，同时淡水资源短缺与人民生活水平提高之间的矛盾日益加剧，水环境保护的任务也越来越艰巨。近年来，环境科学研究在迅速发展，正在积极探索水环境污染全球效应问题，各种水处理污染的方法层出不穷，其中生态处理技术人工湿地技术由于其低

52、投资，出水水质好，抗冲击力强，操作简单，建造和运行费用低（仅为传统二级污水处理厂的1/101/2）,维护方便，氨氮去除率高，同时可使污水处理与环境生态建设有机结合，在处理污水同时创造城市生态景观等特点逐步被越来越多的国家接受，并广泛应用关于人工湿地,可以说其在中国是有着很悠久的历史的。自从人们开始刀耕火煮开始,中国便有了自己的人工湿地。那些水稻田、人工鱼塘等都是人工湿地中最有资历的老人,他们会告诉人们关于湿地的故事。月复一月,年复一年,他们不辞辛劳地进行着环保的大业。直至有一天,人们给了他们一个正式的名份人工湿地!起源于上世纪五十年代的人工湿地技术,经过几十年的发展,已经成为一个较为成熟的污水

53、处理技术,在欧美发达国家已有较大规模的应用。近几年来这项技术在我国也得到了广泛应用,并产生了良好的环境治理效应。人工湿地究竟有何神奇之处,能在水质净化、水体修复上大展身手呢?人工湿地是一种由人工建造和监督控制的,与沼泽地类似的地面。在环境领域,人工湿地处理污水的研究与运用越来越广泛,在污水沿一定方向流动的过程中,主要利用湿地自然生态系统中的物理、化学、生物三重协同作用,通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解,来实现对污水的高效净化。下面请看:报道人工湿地:抚仙湖畔的靓丽景观。1人工湿地:用大自然的方法治污“抚仙湖飞来了一大群海鸥!”抚仙湖北岸窑泥沟一带的老百姓争着议论来自西伯利亚

54、的红嘴鸥。什么力量吸引数百只的鸥群飞临抚仙湖北岸?环保界人士一语道破天机:抚仙湖天蓝水碧,人工湿地让海鸥找到了新家。2002年6月,经中国科学院南京地理与湖泊研究所和玉溪市环科所的精心设计,云南省第一块大规模人工湿地在抚仙湖北岸的窑泥沟建成,散发着恶臭的入湖污水流过人工湿地后,竟变成了清澈的涓涓细流。2003年10月,第二块人工湿地在北岸的马料河建成并投入使用。环保部门的监测结果显示,窑泥沟人工湿地出水水质达到地表水III类标准,马料河人工湿地出水水质达到地表水II类标准。来到澄县城郊的马料河入湖口，记者看到了神奇的人工湿地。在湿地入口处,工人们把水中的垃圾及漂浮物打捞起来,乌黑的污水经拦渣闸

55、后，缓缓流入湿地。这块占地近30亩的人工湿地建成数个“田”字的形状，有水泥埂子相隔，分区域栽种着香蒲、芦苇、水芹菜、睡莲、美人蕉、马来原子菜等10多种水生植物。污水进入人工湿地后，流入的第一个池是生物氧化沉淀池，污水在池中得到氧化，污水中的磷、氮等养分经这些植物层层过滤、充分吸收后，所含养分已大大降低;再流入用沙石铺就、生长着植物的池子，污水在地下潜流时再次沉淀和过滤;最后一道工序在地表浅流生物净化池完成，池中的水藻和水草再次吸收水中的营养成分，此时的污水已经变得清澈见底了。在离湖不远的出水口，原本混浊的散发着恶臭的污水已变成清泉，流淌进美丽的抚仙湖。人工湿地治理污水的能力之强，让人惊叹。窑泥

56、沟是抚仙湖北岸污染较重的入湖河道之一，占地26亩的窑泥沟人工湿地建成后，日处理污水达1万吨。监测表明:污水经人工湿地处理后，总氮量、总磷量去除率分别为50%和40%，悬浮物去除率达80%以上，化学需氧量和生化需氧量去除率分别为60%和50%,水质提高12级。据介绍，马料河人工湿地的治污效果比窑泥沟人工湿地还好，出水水质达到地表水II类标准。2生态效益:扼住面源污染的咽喉农业面源污染是抚仙湖水体的最大杀手，生活污水和农田径流等面源污染是导致水质下降的主要原因。据统计，2002年抚仙湖径流区化肥施用量为49681吨，其中约20%的氮肥、15%的磷肥随水流失;而农药的施用量近30吨，约30%流失，这

57、些直接导致总磷和总氮升高。环保部门监测结果显示:抚仙湖径流区每年入湖氮肥2487吨，磷肥1000吨，给湖区生态环境造成了严重威胁。而农作物废弃物和生活垃圾随河道流入湖中，也造成了污染。目前，每年流入湖中的垃圾量达33600吨。抚仙湖径流区农村每年生活污水排放量为406万吨，人畜粪便排放量60万吨，这些污染物通过地表径流和地层渗漏，有相当多的一部分进入抚仙湖。马料河是澄江县城郊污染较重的河道之一，河道两旁是大面积的农田，化肥、农药及农作物废弃物随着河水流入抚仙湖，县城的部分生活污水和生活垃圾也随之入湖,尤其是雨水季节,马料河入湖口一片狼藉。在污水和垃圾的肆虐下,附近的湖水呈现富营养化,昔日游泳的

58、好地方成了脏水池。而今,马料河人工湿地投入使用,垃圾在人工湿地的入口处被工人打捞,污水全部流入湿地,污水被“洗”干净后才流入湖中。今后几年,抚仙湖边将建成大规模的人工湿地。抚仙湖北岸将建成9公里的截污大沟、100公顷人工湿地、700公顷景观湿地。澄江县环保局局长许绍武说,到2010年,仅澄江就要建28个入湖河道末端治污工程,而主要内容就是建设人工湿地。抚仙湖人工湿地大规模建成后,人工湿地将管住向抚仙湖里吐污的主要入湖河道,扼住面源污染的咽喉。3经济效益:低廉的污水处理成本采访中,澄江县环保局副局长马德芬算了这样一笔账:澄江县污水处理厂日处理污水4000吨,而处理1吨污水要花0.98元,每日投入

59、近4000元;而马料河人工湿地日处理污水能力达14500吨,处理1吨污水仅需0.030.05元，每日投入仅几百元，也就是说，人工湿地的污水处理费用仅为污水处理厂的1/20。4社会效益:观光旅游之余得到启示在马料河人工湿地,几十亩的人工湿地如同一幅环保图画，人工湿地将“污水变清流”让人惊叹不已。走于湿地间的埂子上，犹如在湖滨公园散步，湿地里知名的不知名的植物在吸污纳垢之余向人们展示着旺盛的生命力，周围流水潺潺，若有兴致的话，你可以登上小船，随工人一起采摘、管理这些可爱的生灵，感受一回“普者黑之旅”。一时间，人工湿地在治理污染的同时，竟也成了抚仙湖边的一道靓丽景观。近年来，很多大自然恩惠人类的湿地

60、成了旅游热点。在云南的腾冲，国家级自然保护区北海湿地已经成为旅游的一大亮点，吸引着越来越多的游客前去观光旅游。而人工湿地在一些地方也成了旅游点和环保教育基地。由此可见，人工湿地建好了，那就是一处美丽的风景。它不仅可以花很少的钱治理好污水，而且与此同时，它还可以建成一道风景区。我们一直提倡的绿色环保，大概也是如此吧。（六）人工湿地的运行及经济分析61人工湿地的启动与运行人工湿地污水处理系统的启动一般要经历2个阶段:即系统调试、植物复活、根系发展不稳定阶段和植物生长成熟、处理效果良好的稳定成熟阶段。在启动阶段,芦苇等植物栽种后即须充水。初期可将水位控制在地面下25mm左右处。按设计流量运行3个月后