人工湿地的运行、维护、管理

1、人工湿地的运行、维护、管理目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1启动和水位控制3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2连续、交替运行5 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3冬季运行6 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 4杂草控制6 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 5恶臭控制7 HYPERLINK l bookmark14

2、 o Current Document 6藻类7 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 7动物管理9 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 8安全性11 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 9病虫害控制.11 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 10系统监测.11 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 11植物管理12 HYPERLINK l bookmark26

3、 o Current Document 12系统堵塞12 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 13护堤维护14 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 14暴雨径流14 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 15清淤14 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 16出水消毒15人工湿地的运行、维护、管理1启动和水位控制人工湿地污水处理系统从启动到人工湿地污水处理系统从启动到成熟及正 常运行，一般要经历两个阶段。第一

4、阶段是启动阶段。在此阶段中，整个系统处于不稳定状态，其中植物的 生长、微生物的数量、种类及生物膜的生长都处于逐步发展的阶段。植物的根茎 不断生长，其根系不断发育并逐步向填料床深处扩展，微生物的数量不断增多、 优势种群逐步形成，此时系统对污水的处理效果及运行稳定性尚处于变化之中。第二阶段是稳定成熟阶段。在此阶段中，系统处于动态平衡之中。植物的生 长仅随季节发生周期性的变化，而年际间则处于相对稳定的状态。此时系统的处 理效果充分发挥、运行也比较稳定。启动期的长短根据系统类型、进水水质以及不同季节而定。表流湿地为保证 植物更好地生长，满出水水质要求，需要的启动时间应足够长；而潜流人工湿地 并不是主要

5、靠植物来进行水处理，所以对启动时间的长短要求并不严格。人工湿 地系统从启动到成熟所需的时间随各地的情况不同而有所不同，一般要两年左右 的时间。有研究表明，湿地系统对bod5和SS的去除率随季节没有明显的变化，而 且终年保持在较高的净化水平上。N、P的去除，对于表流湿地来说，在启动期， 表层土壤新鲜，植物快速生长，湿地系统中N、P的去除率要比系统稳定后的去 除率高。但是这种快速去除N、P的能力只是一个短期过程。土壤颗粒表面吸附 位可吸收N、P，为植物快速生长提供营养盐，但随着基质交换吸附点位的饱和， 对P的去除能力会逐渐降低。因此，在经过一两年的启动期后，湿地P的去除率 开始下降。如果湿地系统不

6、能保证一个自由通畅的外在空间，N的去除率也会下 降。潜流湿地也一样，启动期对湿地P去除也有一定作用，如果不及时更换吸附 力能强的基质，不到一年湿地就会达到P的吸附解吸平衡。而且，长时间运行湿 地的植物枯死后将吸收的磷重新释放至湿地。在理想条件下，表流人工湿地应在种植6周后进入启动阶段，为挺水植物 适应和生长提供足够长的时间。如果这一点不能保证，启动时应控制水位低于植 物高度。在启动期的起始阶段，通过调节出口处的水位调节装置来逐渐加高湿地 水位，保证挺植物顶部一直处于水面以上。对于潜流湿地，一般来说，在种植末 期水位将达到基质表面。植物开始生根时，水位可逐渐降低至设计运行水位。在 系统启动阶段，

7、人工湿地在插种或播种植物后要充水，此时将水位控制在地面以 下0.25m处，按设计流量运行3个月并将水位降低到距湿地床底0.2m处运行， 以促进植物的根系向床体深处展，待根系深入到床底生长后，可再将水位调节到 地表以下0.2m处，开始正常运行。进入稳定阶段后，只要污水入水量及浓度在 设计的上上限以内，都能获得较为稳定的出水处理效果。如果进水为化粪池出水或初沉池出水等高负荷污水，在进入湿地以前应用 干净水或处理后的循环水稀释，逐步提高进水污染负荷，直到植物适应。湿地启动期，管理人员应每周检查数次。检修内容包括：湿地植物的生长情 况、隔堤等结构稳定情况、水位调节以及蚊蝇滋生情况等。在大面积人工湿地中

8、 种植的植物一旦出现死亡现象，为了避免湿地水流短路，应及时予以补种。该时 期形成的经验对湿地系统成熟期检修频率的确定很有帮助。运行期湿地中的水位和流量通常是影响一个设计良好的人工湿地处理效果 的最重要的变量。人工湿地进水的水位是基本保持不变的，因而为了水在床体内 以推流的形式流动，须对床体中的水位加以控制。对于目前应用较多的潜流湿地 系统而言，水位控制有如下几个基本要求：当系统接纳最大设计流量时，其进 水端不能出现雍水现象以防发生地表流；当系统接纳最小设计流量时，出水端 不能出现填料床面的淹没现象，以防出现地表流；为有利于植物的生长，床中 水面浸没植物根系的深度应尽可能地均匀。水位变化对水力停

9、留时间、气一水界 面大气扩散通量，以及植物覆盖率都有一定影响。应对水位的突然巨幅变化立即 进行调查，这一变化可能是由池底漏水、出口堵塞、隔堤溃决、暴雨径流或其他 原因引起的。对于潜流湿地，若发生基质堵塞，可以考虑使用强力水泵冲洗、更换前端基 质填料等方法进行处理。云南九溪湿地可调式进水管云南九溪湿地简易的水位控制闸2连续、交替运行对于表流湿地，一般采用连续进水，而对于潜流湿地，一般污水加入不是连 续性的，而是通过污水泵间歇性的一天3-4次输水。污水泵是由水位浮标控制， 当沉淀池水位很低时，污水泵会停止工作，故不会发生空吸事故。可以采用两块 滤床每周轮流处理污水方式，这样总有一块滤床处于休息状态

10、，以恢复其净化能 力。通过出水阀门关启控制滤床轮换。出水阀门关闭时，对应的污水泵也应该及时关闭。另一方面，也可考虑湿地并联间隔运行，而污水泵运行不间歇。3冬季运行冬季运行主要是应对表面结冰，季节性水位调节可以防止冬天结冰。为了预 留出结冰层所需要的空间，在深秋季节应水位升高约50cm。一旦结冰，冰层下 面的水位将会降低，从而在水平面和冰层之间创造一个保温层，维持湿地水温不 至于太低。表流湿地和潜流人工湿地都用这种方法防冻。在冬季保持最高的运行 水位很有必要，因为450mm高流动的水比150mm高的流水冻结的可能性小得 多。即表流型湿地也可以在整个冬季成功运行而不完全冻结，只有表面上的 150m

11、m会结冰。结冰的表流湿地4杂草控制应加强人工湿地的杂草控制。少量天然杂草，对人工湿地系统的处理效果影 响不大，可不必去除。但在最初的两三年中，必须清除滤床中的一些杂草，以防 其危及芦苇幼苗的生长。杂草的过度生长带来许多问题在春天，杂草比湿地植物 生长得早，遮住了阳光，阻碍了植株幼苗的生长。杂草的去除将会增强湿地的净 化功能。实践证明，当植物经过3个生长季节，就可以与杂草竞争。尤其是芦苇， 是一种强势种群，一旦生长壮大，就无需再除杂草。当杂草与湿地植物竞生，危 及植物系统或发生其他例外情况时，应在春季或夏季，建立植物床的前3个月， 用高于床表面5cm的水深没可控制杂草的生长，也可对其采用人工或机

12、械等方 法进行处理。例如：为防止杂草的大量生长，每年春季植物发芽阶段可对湿地进 行淹水，防止一些旱生杂草的生长，待植物生长良好，足以在与杂草生长竞争中 占据优势时，恢复正常水位（此过程大约半个月，可根据污水处理允许条件实施）。 除杂草时，不得使用化学除草剂，不得破坏砂层表面。5恶臭控制异味通常来源于H2s，而H2S产生于低级的水生环境，通常是没有水流进 出，是一个完全封闭缺氧的环境。正常条件下，人工湿地不会出现这种情况，因 为不停地有水注入，并且湿地中的植被能把氧气输送到底层根系区。如果湿地设 计得当，一般不存在臭味问题。恶臭一般发生在人工湿地系统前部，特别是夏季 高温有风情况下，当湿地系统不

13、能有效去除水体中像硫化氢等易挥发性物质时， 在系统出水口用于曝气的跌水和明渠水跃位置，这部分气体会释放出来，产生臭 味，对环境影响较大，可通过有效措施进行控制，如：薄膜覆盖、降低污染负荷、 强化预处理等。在开放水域，过量BOD和氨氮在厌氧条件下会释放出臭味。因此可以减少 进水中有机物和N的负荷对气味加以控制。另外，可向系统引入氧气。6藻类藻类在潮湿的环境中普遍存在，它们不可避免地成为表流人工湿地、氧化塘 系统的组成部分。当藻类成为某个处理系统中的主要成分时，藻类对表流人工湿 地处理性能会产生严重影响，因此，在设计时必须要预先考虑藻类的影响。藻类是由肉眼看不见的抱子在风的作用下传播繁殖的，只要有

14、暖水、阳光、 营养物，它们就能繁殖生长。最常见的藻类有3种，还有几种不太常见。绿藻在 池塘中最多，它是有核细胞，能以单细胞、平整菌落、菌丝繁殖。水绵是一种绿 藻，在春季，密集地浮在水面，形如薄毯。所有形式的蓝藻是无核细胞，泥浆状， 导致初夏塘水混浊而呈绿褐色。大多数蓝藻细胞结合在一起，呈细长花丝状。一 些藻类能漂在水面或附在各种物体上，一旦附在小溪的岩石上，在流水中也能生 存。藻类是非常重要的生态系统的一环，只有过量繁殖时是个突出的问题。一般 来说，藻类对于池塘、湖泊、小溪的重要性如同草对于牛一样重要。池塘中的大 多数动物或是直接以藻类作为食物，或是以较小的食藻动物为食物。池塘中绝大 部分氧气

15、主要靠藻类产生。当太阳能以光子的形式照射到绿色植物如藻类时，就 会产生光合作用。白天的光合作用过程中，植物吸收CO2,放出02；而在夜间的 呼吸作用中，通过植物的同化作用，消耗02,释放出C02。在这个由水和陆地组 成的生态系统中每天都发生这样的气体循环。藻类植物通常成簇状生长在池塘的 边缘，是氧气的主要来源。藻类过量繁殖通常是废水处理湿地系统中一个突出的问题，即使它们也能 提供氧，并且吸收营养物如磷和氨态氮等。在废水处理系统中，藻类一旦死亡就 会沉入水底腐化分解，这一分解过程将会增大出水的固体有机物以及固体悬浮物 的浓度水平，而这些物质的浓度水平是废水处理中需要控制和监测的主要指标。 而人工

16、湿地出水口附近的敞水区，也会促进蓝藻水华的季节性暴发，导致出水口 的悬浮物浓度和颗粒性营养物浓度提高。一般来说，带叶的浮游植物如睡莲，可以阻挡部分阳光而抑制藻类生长；好 氧型沉水植物如伊乐藻一旦生长，就会争夺某些藻类的营养而将其淘汰，但问题 是初期很难让这种植物在水中生长，而悬浮的藻类，在敞水区中，尤其是在沉水 植物区，将形成遮光层，会影响沉水植物所需的光照，导致溶解氧水平降低。通过种植好氧水生植物与藻类争夺营养，种植睡莲和一些浮水植物遮蔽水 面，可以达到减少藻类的目的。蝌蚪和蜗牛以藻类为食，可以在自然中收集或向 水生物品供应公司购买这些生物放人池塘中，通常能有效地控制藻类生长。除了 生物除藻

17、外，市场上还可买到许多除藻商品，用以控制公园水塘中的藻类植物， 当然它们对水生植物和鱼类都没有负作用。如鱼池销售商销售的“水体净化物”， 它使悬浮藻类缠绕在一起并沉入水底，达到除藻的目的。另外，限制草坪或景观 植物园的肥料进入池塘，鱼的喂养不允许超量投放饲料，也是防止藻类生长的有 效途径。7动物管理很多湿地的管理者注意到，一旦湿地成熟，就会出现许多鸟类、哺乳动物、 爬行动物及两栖动物。湿地可能成为许多动物重要的食物来源产地。野生动物通 常被视为有益于维护湿地的处理功能，因为它们从湿地植物中获取营养，随后这 些营养物质带走，分布到别处或整体环境中。但是，有些哺乳动物，例如麝鼠和海狸鼠，可能会对湿

18、地带来危害。最糟糕 的侵略者是麝鼠。麝鼠喜欢在护堤面上打洞，或在表流型湿地中取植物枝叶做窝。 防止护堤面上出现洞口可以通过将堤面坡度设置为5:1或更小。湿地中的洞窝会 影响水流，还可能影响湿地的处理性能。用筛网可以将大型，啮齿动物隔离在管 路以外，以限制其进入并防止堵塞；为了防止动物打洞和对堤岸等结构的损害， 采取诱捕和物理驱除等方法是必要的。湿地中采用的低压电流驱动物装置水鸟的粪便含有高浓度的磷，因此，高密度的水鸟聚集将带来水质恶化的结 果，减少敞水区面积可以控制水鸟，但敞水区面积和用途应由水质处理要求规定。 在敞水区挂网能够防止鸟类来觅食，但这种方法与利用自然方法控制野生生物的 初衷不符。

19、昆虫也可能会造成问题。蚱蠕的胃口偶尔会增大到足以吞食掉所有的香蒲。 尽管这不会影响处理，但是会影响湿地的美观。减少蚱蠕数量的自然控制方式以 利用雀鹰是最理想的方法。为雀鹰建造栖息的地方将吸引这些捕食者，协助有效 地控制蚱蠕。蚊虫是生态食物网的一个环节，一般被视为害虫。人工湿地对野生动物的吸 引力对社区来说一般是有益的，但蚊虫繁殖问题可能会成为人工湿地获得批准、 筹集资金及选址的障碍。在人工湿地的设计、建设及运行中有几种蚊虫控制方法。（1）通过调节水位和清除水体内腐烂植物，使食蚊鱼获得最佳的生存环境， 可以有效地控制蚊虫数量。春季降低水位有利于食蚊鱼产卵和捕食蚊子幼虫。夏 季要对食蚊鱼生境条件进

20、行监测，防止水温过高以及出水流量波动过大。由于湿 地中的淤积现象和部分区域种植密度太大，比如芦苇，食蚊鱼并不能游到湿地的 每一个角落，所以对控制蚊子有一定局限性。蝙蝠、蜻蜓及一些鸟类也可以有效 地捕食蚊虫，架设鸟类栖息的树枝和搭建鸟窝，燕子是最合适的鸟类。实践证明， 在自由水面湿地中，这些天敌的应用都很成功。在加利福尼亚州的Arcata的人工 湿地进行的研究表明，废水处理湿地系统中的蚊子数量比周围的灭蚊区还要少。（2）自由水面湿地的设计很重要。开放的水面能促进水体换氧，这对于捕 食蚊子幼虫的天敌保持数量平衡具有非常重要的意义。如果植被太稠密会影响天 敌接近蚊子的幼虫，当出现这种状况时可以适当稀

21、疏植被。在缺乏水位控制系统 的湿地中，植物管理是控制蚊虫的另一种方法。高秆植物尤其需要管理。例如， 香蒲、芦苇可能在生长季节后期倒伏，给蚊虫繁殖提供有利条件，不利于食蚊鱼 捕食。如果植物在水下可以起到与水上类似的作用，那么对渠道中种植的低秆植 物每年进行一次死亡茎干的清除，也有利于食蚊鱼捕食，减少蚊虫数量。（3）在人工湿地的设计和建设阶段，蚊虫栖息地管理可以通过变陡水渠边 坡而减少浅水区滞水面积来实现。有效控制蚊虫的水渠断面是具有陡坡的沟渠， 侧面是平坦的边滩。（4）细菌杀虫剂（苏云金杆菌和球形芽抱杆菌）在一些湿地中已经有了成 功的应用。湿地野生生物的生活范围通常在远离人工湿地单元处，它们可能

22、成为需要 保护的公共资源，但这与它们对人工湿地的价值无关。虽然人工湿地作为野生动 物生境的价值可能会受到公众及研究部门的质疑，但是在项目的整个阶段都要考 虑这些内容，以确定最佳设计和管理促进或阻止野生动物进入。在美国，危险爬 行动物主要活动于东南部。最常见的是蛇，特别是水蛇和鳄鱼。这类动物很难直10 接控制。警告标志、围栏、凸起的栈道等可用来将人与动物的接触机会降至最低。 运行人员应保持警觉，采取预防措施，避免发生危险。8安全性表流湿地或氧化塘的安全因素之一是合理设计好表流湿地或氧化塘的边缘 带，包括种植、安全台阶和湿地边坡坡度的设计等，湿地外坡的坡度一般应小于 3:1，并且可在边缘设计建造有

23、0.6m过渡到1.2m深的水面之下的安全台阶。另 外，还建议在深水区和危险区设置警告牌，且字迹清楚，并要保证在附近的街道， 人行道或小路上能看到其中的一块。如果湿地面积超过3亩，就要在其周围建造 1.5m宽的安全带。在非暴雨期，安全带内水位不得超过0.3m。并特别建议，在 安全带内种植一些挺水植物如香蒲，并禁止入内。当池塘边坡是垂直墙体，或房 主协会和地方政府有具体要求时，则需在池塘四周建筑篱笆。9病虫害控制应加强人工湿地的病虫害控制，在控制过程中应防止引入新的污染源。人工 湿地最主要的功能是作为污水处理系统处理目标污水，达到污水无害化、资源化 的目的，所以在防治病虫害的过程中不可引入新的污染

24、源（如农药等化学药剂）。 人工湿地的病虫害控制模式可以参考农作物的绿色病虫害防治方法，例如可采用: 清除害虫的非作物寄主（即所谓中间寄主）；板诱杀或驱避害虫；应用昆虫生长 调节剂（如灭幼脲、优得乐等）使害虫不能正常生长发育；应用害虫性外激素防 治害虫；应用生物防治害虫；应用植物性农药（植物油提取物）防治害虫，冬季 通过植物焚烧可控制害虫。10系统监测对系统各环节的进出水进行监测，监测项目主要应包括：水位、pH值、BOD5、 COD、TSS、氨氮、硝酸盐、磷酸盐、电导率、大肠杆菌等。监测频率宜为：水 位和pH值每周1次，电导率每三个月1次，其他指标每月1次。各监测项目应 按国家相关标准和规定进行

25、。11北京黑土洼人工湿地太阳能在线监测设备11植物管理植物管理的主要目的在于维持湿地需要的植物种群。通过稳定的预处理、偶 尔小幅度的水位变化、定时植物收割等可达到这个目的。如果植被覆盖率不足的 话，还需要采取包括水位调节、降低进水负荷、植物杀虫、植物补种等补救措施。湿地植物种群能自我维持，生长、衰亡，次年再发芽生长。只要环境适宜， 湿地植物还会向未种植区域扩散繁殖。管理人员应该通过植物收割的方式防止湿 地植物向设计成好氧区的开敞水面扩散。根据系统设计要求，湿地系统需要植物 收割和垃圾清除。为了提高处理能力，表流湿地植物需要定期收割，而潜流人工 湿地如果设计和运行得当的话，并不需要定期收割湿地植

26、物。当芦苇生长到一定 高度或在生长季节结束之前进行植物收割，可以从系统中带走一部分N，但对P 的去除能力却非常有限。植物的培育、种植、处理等内容详见第6章节河道水生植物系统构建。12系统堵塞有报道称，人工湿地约27%的孔隙堵塞源于湿地植物的根与地下茎，73%的 孔隙堵塞是由于进水及植物地上部分残体所造成的有机固体，有机物质的积累在 两种类型的湿地中有不同的结果。12人工湿地进水管处堵塞有些碳水化合物转变成植物、细菌或其他微生物体物质，形成食物链的基础 物质。例如，香蒲被蚱蠕吃掉，蚱蠕又成为雀鹰的食物。植物和细菌生长至死亡， 然后以还原态的有机物形式积累在表流型湿地的底部，逐步转化为泥炭，最终成

27、 为煤。表面流湿地常常会有大量的落叶，暴风雨时偶偶尔会有整株的植物被连根 拔起，这些残渣物会顺流进入收集管或出水口。与藻类或浮萍不同的是，这些大 的残渣物质会导致收集管道堵塞。因此有必要在收集管道前面设置格栅来阻挡和 清除残渣物质。造成人工湿地堵塞的因素是多方面的。有机负荷过高是堵塞的主要影响因 素，可以通过一定的间歇来恢复湿地的渗透速率，其中间歇期长短受天气条件的 影响；当垂直流人工湿地用来治理含较多不易降解的SS成分时，堵塞容易发生， 可以通过废水的前处理，减少进水中难降解的SS来防止堵塞的发生；另外，过 多地种植植物和维护不及时也是造成堵塞的原因，由于人工湿地系统中植物能够 向系统中贡献

28、较多的有机物，因而植物对系统的堵塞也有很大的影响，减少由植 物造成有机物堵塞的办法是定期收割植物的地上部分。有许多关于固体污染物填 满湿地孔隙所需的时间估测，但真正做了试验性测试的只有田纳西流域管理局地 区的两块湿地，试验结果表明砂砾层需要更换的时间为33150年（与多个因子 相关）。由于固体污染物主要积累在砂砾床的前端，需要更换的砂砾大约为前端 的1/3。国内针对潜流湿地，提出的解决方法是按碎石的粒径分不同级别的碎石 床，由大粒径床到小粒径床，或者设置植物垂直流粗砂床，有效地解决了人工湿 地的堵塞问题，植物碎石床的寿命大大延长。1313护堤维护护堤是绝大多数人工湿地结构中一个基本组成部分。应该经常观察护堤，看