生活污水人工湿地设计方案

生活污水人工湿地设计方案（精选17篇）

1.生活污水人工湿地设计方案 篇一

人工湿地处理城镇生活污水

摘要：新疆是我国西北边陲的石油、矿产及农业资源大省,其地理位置位于亚洲中心,长年干旱、地广人稀并且有大量的沙漠地区,其中就有面积规模位于世界第二大中国第一大的塔克拉玛干沙漠和全国前十大的古尔班通古特沙漠.有大量需要进行绿化和防风固沙的区域,对于水资源需求量极大.人工湿地技术由于其低投资,出水水质好,抗冲击力强,操作简单,建造和运行费用低维护方便,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,在处理污水的.同时可创造城市生态景观等特点,因此人工湿地非常适合新疆这样的地广人稀、干旱少雨的地区进行污水处理与利用.作 者：范斌 范淼 胡世琴 区伟 作者单位：范斌,范淼(新疆城乡规划设计研究院)

胡世琴(新疆建设职业技术学院)

区伟(新疆皮山县供排水公司)

期 刊：建设科技 Journal：CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：,“”(1)分类号：X7

2.生活污水人工湿地设计方案 篇二

根据1971年国际《拉姆萨尔公约》给出的定义, 所谓湿地, 就是天然或人工的, 长久或暂时的泥炭地、沼泽地或水域地带, 带有流动或静止的淡水、半咸水或咸水, 同时也包括低潮时水深不足6 cm的海域。人工湿地是以对天然湿地系统原理的研究为基础, 人为构造的具有工程化性质以及可控性的湿地系统, 也是利用湿地特殊的理化和生物综合功能对污水进行净化的系统。根据水流方向或布水方式的不同, 人工湿地可进一步划分为垂直流人工湿地、水平潜流人工湿地、表面流人工湿地等类型。

1 表面流人工湿地污水处理技术原理

表面流人工湿地污水处理任务的主要承担者是微生物、湿地植物和基质, 其中, 基质层生长的微生物是处理有机污染物的主力军, 湿地植物的作用则是将氧气带入根系周围的土壤中, 远离植物根系部位因此处于厌氧环境, 这种环境的变化加强了人工湿地处理成分复杂的污染物的能力。另外, 如磷、硫、重金属等污染物的浓度则可在植物和土壤的作用下出现不同程度的降低。

1.1 污水中氮的去除

微生物的硝化、反硝化作用是人工湿地最主要的除氮机制。由于湿地植物的根茎能够将氧气输送至土壤, 因此根系周围区域会存在好氧、厌氧、缺氧等多种形态, 从而为硝酸菌、亚硝酸菌、反硝化细菌的大量繁殖提供了良好的外部环境, 让硝化反应、反硝化反应的同时进行成为可能[1]。虽然氰化物、重金属会对硝化反应形成一定的抑制, 但表面流人工湿地对其具有很好的去除作用, 因此相对于其它人工湿地而言, 表面流人工湿地的氮去除功能更强。反应方程式如下:

1.2 污水中磷的去除

污水中虽然存在有机磷和无机磷, 但是在微生物的氧化作用下, 多以无机磷的形式存在。通过植物的吸收和同化, 污水中的无机磷会转化为植物的DNA、RNA和ATP, 最终通过植物收割去除。梨花作用主要包括填料与磷酸根离子的化学反应以及对磷的吸附作用, 由于含铁质填料和石灰石填料中的Fe、Ca对磷酸根离子具有很好的去除作用, 因此在处理含磷较多的污水时, 可优先选择这两种填料。

1.3 污水中悬浮物的去除

一般来说, 通过过滤和沉淀, 可沉降污染物就会得到有效去除, 而悬浮物则需要通过湿地介质吸附或微生物等方式去除。以往的实践结果表明, 人工湿地能够有效去除污水中的悬浮物, 出水口的悬浮固体一般<10 mg/L。不过, 为了避免悬浮物堵塞进水口, 应对进入人工湿地的污水进行预处理, 使污水中的固体浓度下降到合理水平。

1.4 污水中有机物的去除

污水中的有机物包括颗粒性有机物、溶解性有机物两种类型。其中, 颗粒性有机物可以通过湿地的过滤、沉积作用被有效截留, 并最终得到分解或进一步的利用;溶解性有机物则可通过水体中各类厌氧、好氧生物的代谢功能降解, 也可被植物根系的生物膜吸附。在处理污水中有机物的过程中, 好氧降解是最为重要的部分, 将碳源选为有机碳, 则反应式为:

2 表面流人工湿地的设计要点分析

2.1 进出口

在对表面流人工湿地进水系统进行设计规划时, 应最大程度确保配水均匀, 三角堰、多孔管是目前应用较为广泛的两种形式。其中, 多孔管应高出基质层0.5 m左右, 并在设计图纸上注明对杂草以及沉淀物的清理周期, 以免配水均匀性受到杂草或淤积的不良影响。

2.2 水深与长宽比

虽然从理论的角度看, 在水力停留时间条件下湿地系统越深越好, 但是随着水深的增加, 不仅水面复氧将无法满足实际需求, 而且植物死亡率、水流死区的出现率也会大幅提升。因此, 表面流人工湿地系统的水深一般选在10~60 cm之间。长宽比同样是湿地系统设计的重要参数, 虽然长宽比并不会对水流和均匀分布湿地的污水处理效果产生太大影响, 但为了避免出现较大的水力坡度、水流死角等问题, 一般应将长宽比控制在小于3:1的范围内。

2.3 植物种类

表面流人工湿地植物选择的范围较广, 如美人蕉、千蕨菜、水花生、菖蒲、香蒲、芦苇等均为非常理想的备选植物。就目前国内的实际情况来看, 芦苇因其输氧性能佳、根系发达 (可深入地下60~70cm) 等特点得到了最为广泛的应用[2]。不过在实际选择时, 也应坚持因地制宜原则, 在条件允许的情况下, 应尽可能选择当地植物, 以确保湿地植物对周围气候和环境的适应性。

2.4 水力停留时间计算

水力停留时间可定义为湿地容积与平均水量之比, 即t=V/Q。其中, t代表水力停留时间, 单位为d;V代表湿地容积, 单位为m3;Q代表设计流量, 单位为m3·d-1。在设计工作中, 水力停留时间是利用操作水位、系统几何形状、平均流量进行估算的。结合以往的理论研究和实践经验, 表面流人工湿地的水力停留时间应在4~8 d的范围内进行针对性选择。

2.5 湿地面积计算

湿地面积的计算方式主要为利用水力负荷、利用污染负荷两种:1) 利用水力负荷计算, 即A=Q/q, 其中, Q代表设计流量, q代表水力负荷 (m 3·m-2·d-1) , 取值范围0.015~0.05。在选择水力负荷时, 设计人员需要兼顾植被类型、渗透系数、土壤状况、气候条件等多方面问题, 尤其是要注意蒸腾、蒸发的影响。2) 利用污染负荷计算, 由于不同污染物对于湿地面积的要求不同, 因此在计算时应选择最大面积, 该计算方式基于K-C模型, 即

其中, Co、Ci分别代表出、进水浓度, 单位均为mg/L;C*代表背景值, 单位mg/L;K为一级反应速率常数, 单位m/d;A代表湿地面积。特定污染物达标所需湿地面积的计算公式为:

3 结语

借助表面流人工湿地的污水处理技术的积极作用, 不仅能够消除污水对环境的再污染问题, 而且也能获得污水处理与资源化的双重效益, 非常适合水质变化和污水总量较小、管理水平相对较低的小城镇污水处理。不过受研究工作起步较晚的影响, 国内的表面流人工湿地无论在相关参数的选择还是在净化率的计算方面, 大多只能参考国外经验, 不利于湿地管理和控制水平的进一步提升, 需要在今后的研究和实践中进行进一步的积累和总结。

参考文献

[1]高阳俊.气温变化对人工湿地污水处理效率的影响[J].中国环境科学, 2013 (1) :94-94.

3.人工湿地污水处理技术初探 篇三

关键词：人工湿地：污水处理：性能改进引言：随着各国经济的高速发展，水资源被人类广泛利用，不仅应用于农业、工业和生活，还用于发电、水运、旅游和环境改造等。在广泛利用的同时出现不合理利用的现象，随之带来的水污染现象十分严重；人工湿地系统在处理水污染方面有重要作用，因此研究人工湿地污水处理技术在处理水污染方面具有重要的意义。

1人工湿地污水处理技术概述

1.1人工湿地的含义。湿地对气候和水分有很好的调节作用，在实际应用中，人们可以通过模仿湿地的组成、构造和环境的方式来达到对当地的气候和水分调节的目的。人工湿地的定义是：人们为达到湿地对气候和水分的调节作用，在人工筑造而成的水池或者沟槽里种植—定比例的水生植物，系统中各组成成分通过相互之间的物理、生物和化学作用来处理污染水资源中的危害物质，这是一个可以控制的工程化湿地系统。

1.2人工湿地污水处理技术的含义。人工湿地实质是一个复杂的、综合的生态系统，人工湿地污水处理技术主要是人们在实际生产和生活中，为了对气候和水分有一个很好的保护作用，同时对生活和生产过程中产生水污染进行处理而采取的一种技术手段。

2.人工湿地污水处理技术研究现状

2.1人工湿地污水处理技术的国外研究现状。最早发现了芦荟可以去除水资源中有机和无机污染物的实验室由德国的MaxPlank研究所在1953年进行，该实验也是世界首例人工湿地处理污水的实验。这个实验在世界各地引起了大家对人工湿地在处理水污染方面的思考，在此之后，关于人工湿地的应用研究如雨后春笋，其中最有代表性质的有：丹麦先后建立了30多个人工湿地污水处理厂进行人工湿地的研究。

2.2人工湿地污水处理技术的国内研究现状。我国对人工湿地的研究起步较晚，首例对人工湿地的研究可以追溯到1987年天津市环境保护研究所进行的实验。随后我国在人工湿地技术方面的研究如火如荼，90年代在深圳建了白泥坑人工湿地示范工程，20世纪末应用污水新处理技术的成都活水公园也应运而生。

2.3人工湿地污水处理技术的发展趋势。人工湿地系统不仅可以对当地的水分和气候進行调节，还能对污染物质进行处理，同时还具有美观等美学价值，因此发展前景十分广阔。主要表现在以下方面：第一，结合计算机信息化技术，通过计算机软件模拟对人工湿地系统的不同组成类型进行研究，不仅省时省力，而且可以找到提高人工湿地去污能力最强的系统组合；第二，统计不同地区不同行业的工业污水的使用数据，结合当下的大数据技术，构造数据库来更好的进行人工湿地的研究、应用。

3人工湿地污水处理技术

3.1人工湿地污水处理技术的处理机理。从德国M ax Plank研究所进行的世界首例人工湿地处理污水的实验开始，到现在人工湿地技术的广泛研究和应用，人们在研究和应用的过程中，对人工湿地的处理机理有了基本认识：在人工筑造而成人工湿地系统中，利用系统中基质一水生植物一微生物的物理、化学、生物的三重协同作用，对污染的水资源进行吸附、离子交换、沉淀、分解等，以此实现去除污水资源中的危害物质。

3.2人工湿地污水处理系统的基本类型。人们通常把人工湿地污水处理系统分为水平潜流湿地、垂直流湿地和表面流湿地三种主要类型，该分类方法的依据是不同人工湿地系统的水体流态和工程构建的不同，其中，水平潜流湿地和垂直潜流湿地的系统控制要求相对复杂，系统构建的要求相对较高，水力负荷比较大，但是去污的效果比较好：而表面流湿地的系统控制简单，水力负荷也比较低，但是去污能力相对前两者较低。

3.3人工湿地污水处理技术的优势和不足。一般传统污水处理方式耗时、耗力、效果不理想，通过对比人工湿地污水处理技术与传统污水处理手段，可以发现人工湿地技术具有明显的优势，比如投入的资源较少、成本相对较低：污水的处理系统可以根据不同水污染的类型进行组建：效果也比较理想。但是人工湿地也存在不足，其中不足之处主要集中在以下方面：占地面积比较大、受气候条件影响较大、植物容易产生去污饱和现象。

4人工湿地污水处理系统的性能改进

4.1人工湿地污水处理系统的性能。人工湿地系统由植物、微生物、基质及动物组成，其中，湿地中的水生植物起到固定床体、提供较好的过滤作用：人为设计的具有—定厚度铺成的供植物生长、微生物附着的的基质，不仅能为植物、微生物的成长提供营养，而且具有过滤、沉淀、吸附等作用，能有效的把水体中的SS去除，系统中各组成成分在相互协同作用下达到处理污水效果。

4.2影响人工湿地净化能力的因素分析。影响人工湿地净化能力的因素主要有：当地的气候环境、湿地中植物的种类以及去污能力、湿地中动物种类、湿地中水流动力学特性、湿地中微生物类群及基质的组成，其中起主要作用的是湿地中植物的种类及其去污能力。

4.3人工湿地污水处理系统的性能改进。目前人们对人工湿地净化过程的了解多基于“黑箱”理论，而对于人工湿地在实际中的污水净化过程并不是很了解，从而导致人工湿地技术还未达到理想的效果，对于人工湿地污水处理系统的性能改进方面主要有以下方面：第一，深入了解人工湿地的工艺参数，在建造各地的人工湿地要根据各地要处理的污水的降解反应动力学的规律，设计最优的人工湿地；第二，统计不同地区的人工湿地去污能力的数据，结合当下的大数据技术，具体准确的掌握不同类型的人工湿地系统的去污能力，从而能更准确的选择合理的人工湿地系统的组成比例；第三，湿地系统中氧含量是影响湿地N和P净化效果的关键因素，为测出系统中氧含量的最佳值，可以结合计算机信息化技术，通过计算机软件模拟对人工湿地系统的不同的氧含量进行模拟，通过模拟实验找到系统中最佳的氧含量。

结语：人工湿地污水处理技术是现在和今后污水处理的一个热点技术，随着我们对其相关内容进行深入分析和研究、解决其不完善的地方，人工湿地必将会有更加广泛的应用前景。

4.人工湿地污水处理技术 篇四

摘要：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。为了适应我国对这一技术的迫切需要，本文介绍了目前人工湿地污水处理的工艺结构、基本设计方法，阐述了人工湿地污水处理系统工艺设计的主要内容及存在的若干问题，并提出了开展人工湿地工艺设计研究的一些设想。

关键词：人工湿地；污水处理；工程设计

Abstract : As a new type of ecological wastewater treatment technology ,constructed wetland has been developed at a great speed in its application.In order to satisfy the urgent need of this technology in China ,the basic configuration , types and design methods of current wastewater treatment technology by constructed wetland are introduced ,and the main contents and problems of the process design of constructed wetland for wastewater treatment are summarized , and some research interests are proposed in this paper.Key words : construced wetland;wastewater treatment;process design 引言

近年来，各种水处理技术在实际应用中取得了不断的发展，特别是作为二级处理的活性污泥法以其工艺相对成熟、运行稳定、处理效果好而成为城市污水处理的主流工艺，但传统的活性污泥不仅基建投资大，运行费用高，且主要以去除碳源污染物为目的，对氮、磷等营养物质的去除则微乎其微，经处理后的出水排入水体后仍将引起“富营养化”等环境问题。三级处理虽可解决上述问题，但因投资和运行费用昂贵而难以大面积推广。同时事实也说明，单纯依靠传统的人工处理方法在我国当前的情况下尚难以从根本上解决水污染问题，只能延缓其发展趋势。70年代以来，人工湿地处理技术的提出和发展，为综合解决上述问题提供了一种新的选择。

人工湿地是一种人工建造和监督控制的与自然湿地相类似的地面，是人为地将石、砂、土壤等一种或几种介质按一定比例构成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统[1]。由于人工湿地具有处理效果好、建设和运行费用低、易于维护管理等优点[2,5 ]，因而受到世界各国的普遍重视，成为近年来发展较快的一种污水处理新技术[6]。

但是，由于人工湿地污水处理技术还处于开发阶段，尤其在我国人工湿地污水处理技术的发展及其应用时间还相对较短，还没有比较成熟的设计参数，其工艺设计也还处于试验阶段；人们对其的认识较少，加之存在许多亟待解决的问题，因而人工湿地的应有潜力未能得到深入挖掘。本文将在阐述人工湿地污水处理系统工艺设计的主要内容及存在的若干问题的同时，提出一些开展人工湿地工艺设计研究的设想和展望，以供广大环境保护工作者参考。人工湿地的类型与工艺流程

人工湿地系以人工建造和监督控制的、与沼泽地相类似的地面，通过自然生态系统中的物理、化学和生物三者协同作用以达到对污水的净化。此种湿地系统是在一定长宽比及底面坡度的洼地中，由土壤和填料混合组成填料床，废水在床体的填料缝隙或在床体表面流动，并在床体表面种植具有处理性能好、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，形成一个独特的动、植物生态系统，对废水进行处理[7]。

人工湿地按污水在其中的流动方式可分为两种类型[7]：①自由水面人工湿地(简称FWS，或称地表径流型人工湿地)，②潜流型人工湿地(简称SFS)。FWS系统中，废水在湿地的土壤表层流动，水深较浅(一般在0.3～0.6m)。与SFS系统相比，其优点是投资省，缺点是负荷低。北方地区冬季表面会结冰，夏季会滋生蚊蝇、散发臭味，目前已较少采用。而SFS系统，污水在湿地床的表面下流动，一方面可以充分利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力；另一方面由于水流在地表下流动，保温性好，处理效果受气候影响较小，且卫生条件较好，是目前国际上较多研究和应用的一种湿地处理系统，但此系统的投资比FWS系统略高。

人工湿地的工艺流程有多种，目前采用的主要有：推流式、阶梯进水式、回流式和综合式4种，如图1所示[7]。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，另一方面还将进水分布至填料床的中部，以减轻填料床前端的负荷。实际设计中，人工湿地的运行可根据处理规模的大小进行多级串联或附加必要的预处理、后处理设施构成。这样的多种方式的组合，一般有单一式、并联式、串联式和综合式等，如图2所示[7]。在日常使用中，人工湿地还常与氧化塘等进行串联组合。

人工湿地污水处理系统一般包括前处理和人工湿地两部分。前处理一般包括化粪池、格栅、沉砂池、沉淀池、厌氧池和兼性塘等。直接将未经沉淀处理的污水引入人工湿地，虽然首级人工湿地的COD、BOD、SS的去除率高，但容易引起堵塞等问题，使维护费用增加。因此，将沉淀池或稳定塘作为人工湿地系统前处理是非常必要的。人工湿地一般工艺处理流程见图3[7]。

a c

b

d 图1 人工湿地的基本流程

a.推流式；b.回流式；c.阶梯进水式；d.综合式

a

c

b

d

图2 人工湿地的不同组合方式 a.单一式；b.串联式；c.并联式；d.综合式

图3 人工湿地一般工艺处理流程 人工湿地系统的设计

人工湿地污水处理技术还处于开发阶段，尤其在我国还没有比较成熟的设计参数，其工艺设计也还处于试验阶段。其设计受很多因素的影响，主要是：水力负荷、有机负荷、湿地床的构造形式、工艺流程及其布置方式、进出水系统的类型和湿地所种植植物的种类等。由于不同国家及地区的气候条件、植被类型以及地理条件各有差异，因而大多根据各自的情况，经小试或中试取得相关数据后进行设计[7]。

3.1 选址及污水量和污水水质的确定

在人工湿地修建前，先进行污水量的调查和污水水质分析，确定处理规模以及有关污染物的去除率，设计处理后污水必须达到国家规定的污水排放标准。然后，根据地质、地貌、水文、污水出口等自然状况以及市政规划等因素选定人工湿地地址。比如地形有一定自然坡度可减少开挖土方量，有利于排水、降低投资且减少对周围环境的影响；一般人工湿地应建在非洪涝灾害区或则需考虑修建相应的防洪措施；在房价较低地段修建可大幅度降低修建成本等。

3.2 植物的选择

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，延长其使用寿命。植物在碎石中为微生物提供场所，在整个湿地系统中占有重要的地位，因此应慎重选择。

总的来说，选择植物应该满足：(1)耐污能力和抗寒能力强，适宜于本土生长，最好以本乡土植物为主；(2)根系发达，茎叶茂密；(3)抗病虫害能力强；(4)有一定的经济价值。而常用的植物有芦苇、香蒲、大米草、美人蕉、水花生和稗草等，目前最常用的是芦苇。芦苇的根系较为发达，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。种植芦苇时，一般应尽量选用当地芦苇进行移栽，即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。

3.3 填料的选用

湿地床由三层组成，表层土壤、中层砾石层和下层小豆石层。表层土壤可用当地表层土，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。在铺设表层土时，要将地表土壤与粒径为5～10mm石灰石掺和，厚度为150～250mm。表层以下采用粒径在0.5～5mm的砾石或花岗岩铺设，其铺设厚度一般为0.4～0.7m，有时也采用粒径在5～10mm或12～25mm石灰石填料。进水配水区和出水集水区的填料常采用粒径为60～100mm的砾石，分布于整个床宽。由于表层土壤在浸水后会有一定的下沉，因此，设计的填料表层标高应高出期望值10%～15%[7]。

3.4 基本技术参数的确定

主要是确定污染物负荷、停留时间、水深和所需的土地面积等技术参数，污水的特性、地理位置、气候条件、人们的生活方式、经济和科技水平等均影响工艺参数的选择。基本技术参数见表1[7]。

表1 人工湿地基本技术参数

设计参数 单位 FWS SFS

水力停留时间 d 4～15 4～15

水深 ft 0.3～2.0 1.0～2.5

BOD5 水力负荷率

lb/acre.d ＜60 ＜60

Mgal/acre.d 0.015～0.050 0.015～0.050

面积 Acre/(Mgal/d)67～20 67～20 注：ft×0.3048＝m

lb/acre.d×1.1209＝kg/hm2·d

Mgal/acre.d×0.9354=m3/m2·d

Acre/(Mgal/d)×0.1069= hm2/(103m3/d)3.4.1 基本几何参数的确定

在人工湿地的设计中，湿地的长宽比可按下列公式计算：

为保证废水以推流方式流经湿地，一般要求长度应＞20m，长宽比L/W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[1]。根据现有人工湿地的设计与运行经验，一般单个碎石床的长度＜50m，宽度为25～30m，湿地床的深度一般根据水生植物自然根系的延伸程度来设计的，多数为0.6～0.7m。

3.4.2 FWS系统的设计[7]

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：

基于人工湿地的影响因素较为复杂，各国研究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[8]：

Tchobanoglour建议，设计水温为T时，反应动力学速率常数可由下式确定[8]：

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： 对床表面积As，Kaklec和Knight建议用下式计算：

初步设计时，k值可取34m/y，背景BOD5值可由下式计算：。FWS系统的有机负荷

随废水性质和条件变化很大，其范围在18～110kgBOD5(ha·d)。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/(ha·d)。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类型，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[7]。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，这时水力负荷及水平衡计算是设计时需要重点考虑的问题。

3.4.3 SFS系统的设计[7]

1．湿地床坡度的确定。

在SFS系统中，水流有两种流态，层流和紊流。当湿地床中所用填料的粒径不大，污水充满整个填料缝隙并处于饱和状态时水流为层流，此时填料床的坡度可用Darcy公式计算[8,10]：

对于其中的渗透系数Ks，到目前为止尚无准确的测定，如果是以砾石为主的湿地床，欧洲人建议取10-3m/s，而美国的经验认为Ks不宜大于10-4m/s。

一般认为当湿地床中的渗流雷诺数Re大于1～10时，水流变为紊流，此时不宜用Darcy定律来描述了，尤其是当采用的填料粒径较大时，则需要考虑水流的扰动作用了。此时宜用Ergun公式来描述[8,10]，即：

2．湿地床表面积的确定。湿地的表面积As可用下计算[8]：

式中KT与温度的关系为。据有关文献报道和实际试验，某一特定SFS系统的K20与床

体填料的孔隙率n有关，关系式为，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Kitkutb推荐用下列公式计算表面积：

。附－符号说明：

Ac，As—湿地床的横截面积，表面积，m2； Se，So—进水、出水BOD5，mg/L； Q—平均设计流量，m3/d； Ks—渗透系数，m3/(m2·d)；

K20，KT—温度20℃，T℃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。湿地床长度通常定为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。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。

3．湿地床深度的确定。

湿地床的设计深度，一般要根据所栽种的植物种类及其根系的生长深度来确定，以保证湿地床中的必要的好氧条件。对于芦苇湿地系统，用于处理城市或生活污水，湿地床的深度一般取0.6～0.7m；而用于较高浓度有机工业废水的处理时，湿地床的深度一般在0.3～0.4m之间。为保证湿地深度的有效使用，在运行的初期应适当将水位降低以促进植物根系向填料床的深度方向生长，湿地床的底坡一般在1%或稍大些，最大可达8%，具体应该根据填料性质及湿地尺寸加以确定，如对以砾石为填料的湿地床，其底坡一般可取2%。表2[7]为深圳白泥坑人工湿地系统各单元的设计参数。

表2 深圳白泥坑人工湿地系统各单元的设计参数 项目 单元 长/ 个数 m

宽/ m

碎石粒径/ 碎石层厚/ mm

cm

池底坡度/ %

水力负荷/(m3/m3·d)

第一级 3 42 11-12.5 10-50 40-100 1，1.5，2.0 95.4

第二级 2 47 18.5 10-30 50-120 2.0，3.0 95.4

第三级 3 30 19

0（停留4天）

第四级 3 54 19 5-10 60-100 0.5，1，1.5 100.7

3.5 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、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。

3.6 湿地的水位控制

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：①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；②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；③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，并尽量使水面坡度和底坡基本一致[7]。当出水端控制水面时，床堤的底坡选择对工程造价和水流流态有较大影响。因此，湿地床的底坡应尽可能地与床体的水面线坡度一致，且湿地床的长度不宜过长，过长易增加植物浸没深度的不均匀性，同时水流易形成大片的死区，将增加出水端水位控制的难度。

3.7 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。存在的问题与研究设想

在我国，人工湿地污水处理技术还处于开发阶段，还没有成熟的设计参数，工业设计也还处于试验阶段，其中存在的很多问题都有待研究和解决。

4.1 存在的问题

人工湿地污水处理技术中存在的问题可以概述如下：

（1）人工湿地的基质种类比较单一，只有土壤、砾石和沙等几种，难以处理特殊污染物的水体，而且基质中的某些化学组成还可能抑制水体中某些污染物的去除。

（2）人工湿地植物种类单一，常用的湿地植物主要为芦苇、菖蒲、香蒲等挺水植物，实际应用中只选用其中的一种或几种植物，这样必然影响系统的处理效果。

（3）关于人工湿地去除污染物机理的研究虽然取得了很大的进展，但总体上看还无法为其工艺设计提供有力的理论指导，有待进一步深入，特别是对水体中主要污染物如N、P 元素及重金属元素的去除机理尚不十分清楚。

（4）污水在人工湿地中运行情况相当复杂，给人们对其水力学特征的研究带来了很大困难，一些工艺参数只能依据实践经验，因而导致了系统水力学设计不合理，出水效果不理想。

5.垂直潜流人工湿地污水处理特性 篇五

垂直潜流人工湿地污水处理特性

垂直潜流人工湿地是一种新型的污水处理技术,在城镇污水资源化中有良好的实用价值和应用前景.通过对特征污染物即有机物、氮和磷的去除研究,阐述了污染物去除的.基本特征和作用机理.湿地负荷8.1～27 g[COD]/(m2・d)范围内,COD去除率为71%～87%.垂直潜流人工湿地不利于大气复氧,并因而造成NH3-N去除率较低,平均去除率小于10%.TP去除率受温度和季节等因素影响较小,去除率为52%～77%,但土壤pH值和溶解氧含量却制约着磷的吸附和沉淀作用.并介绍了各运行参数对COD、NH3-N和TP的去除效果的影响规律.

作 者：董婵 崔玉波 余丹 赵立辉 朱宝英 DONG Chan GUI Yu-bo YU Dan ZHAO Li-hui ZHU Bao-ying 作者单位：吉林建筑工程学院,环境工程系,长春,130021刊 名：工业用水与废水 ISTIC英文刊名：INDUSTRIAL WATER & WASTEWATER年，卷(期)：37(5)分类号：X703.1关键词：垂直潜流人工湿地 净化 负荷 大气复氧

6.广昌县人工湿地污水处理模型 篇六

摘要：在环境和能源问题日益突出的时代背景下,将人工湿地应用于生活污水处理是当前十分推崇的新型污水处理方法,根据广昌独特的自然、社会、经济条件,设计相适应的`人工湿地模型及植物配置,介绍人工湿地模型参数和运行过程中的技术问题及控制技术,为小城镇生活污水处理提供参考.作 者：曹波 袁凤辉 饶军 陈连水 CAO Bo YUAN Feng-hui RAO Jun CHEN Lian-shui 作者单位：曹波,CAO Bo(暨南大学水生生物研究中心,广东,广州,510632)

袁凤辉,饶军,陈连水,YUAN Feng-hui,RAO Jun,CHEN Lian-shui(东华理工大学生物系,江西,抚州,344000)

7.生活污水人工湿地设计方案 篇七

1 试验材料和方法

1.1 试验用水

试验用水来源于贵州省环境科学研究设计院宿舍区化粪池,其水质指标见表1。

1.2 试验工艺流程(图1)

(1) 预处理装置:

0.3 m×0.3 m×1.5 m,两套。

(2) 人工湿地装置:

2.2 m×0.55 m×0.8 m,长宽比为4 ∶1,两套,一套为无植物,一套为有植物;3.1 m×0.39 m×0.8 m,长宽比为8 ∶1,两套,一套为无植物,一套为有植物。

预处理装置内挂填弹性立体填料,设计停留时间为4.5 h,人工湿地负荷为0.2 m3/(m2·d),填料由碎石(1～3 cm)、砂(七眼砂)、红砖(1～3 cm)、土壤配制,填料层厚度为0.6 m,湿地两端为碎石布水区。有植物的湿地装置内菖蒲、美人蕉、芦苇三种植物间隔种植。

1.3 运行方式

化粪池的水用水泵提升进入集水箱,然后分别自流进入两个预处理装置,预处理装置设计停留时间为4.5 h,控制溶解氧为1 mg/L左右。人工湿地进水量为10 L/h,水力负荷为0.2 m3/(m2·d)。

1.4 分析方法

溶解氧(DO)、 pH采用便携式测定仪测定,化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)等指标按国家标准方法进行测定[2]。

2 试验结果与分析

2.1 预处理装置对COD的去除效果(图2～3)

在控制溶解氧为1 mg/L的反应条件下,预处理1、预处理2对COD的平均去除率为31.39%、30.27%。在预处理阶段吨水电耗为0.25 kW·h,电费为吨水0.15元(按电费单价0.6元/(kW·h)计算)。故在预处理装置中降低了后续人工湿地的负荷,同时其动力消耗也控制在较低水平。

2.2 人工湿地装置对COD的去除效果(图4～7)

从以上4图看出,种有植物的人工湿地的COD去除率相对比较稳定,对冲击负荷或温度影响的承受能力较强,4个人工湿地的平均COD去除率分别为:65.6%、63.83%、61.69%、66.09%,但从平均去除率看,种有植物的人工湿地对COD总体的去除情况没有显示出优势,初步分析还是系统中微生物的生命活动是废水中有机物降解的主要机制。高等植物虽然可以通过向土壤中分泌胞外酶降解有机物,但一般不具备直接降解有机物的功能[3]。同时有植物的人工湿地在长宽比为8 ∶1的构筑条件下,COD去除率相对较高,而没有植物的一组,长宽比的不同对去除率影响不大。

2.3 人工湿地装置对NH3-N的去除效果(图8～11)

1#、2#、3#、4#人工湿地平均NH3-N去除率分别为42.65%、49.36%、34.35%、29.78%,同时结合以上4图看出,种有植物的两组人工湿地的NH3-N去除率与无植物的两组差别不大,而有植物的相对较高,但是无论是有植物还是无植物的人工湿地,长宽比为8 ∶1的两组人工湿地的NH3-N去除情况都比长宽比为4 ∶1的两组高且稳定。这个结果与雒维国等研究的结果有所相似,雒维国等研究发现(雒维国. 潜流型人工湿地对氮污染物的去除效果研究[D]. 南京:东南大学,2005.),每克土壤中硝化菌的数量为103～105个,在湿地长度方向,硝化菌分布以中、后部较高,试验表明,湿地的硝化过程主要集中在中、后部;有植物湿地高于空白湿地,说明植物的存在改善了湿地中硝化菌群的生长环境,更有利于硝化作用的进行。

2.4 运行费用

如果工艺中需将污水提升进入系统,吨水提升费用为0.05元,预处理段控制溶解氧在1.0 mg/L左右,吨水曝气耗电费用为0.15元,整个工艺系统运行费用在0.15～0.20元/t(污水自流进入系统情况下)。

3 结论与建议

(1) 本研究的工艺系统,微氧预处理对COD的平均去除率在30%以上,人工湿地对COD的平均去除率在60%以上,人工湿地对NH3-N的平均去除率在30%～40%。

(2) 整个工艺系统运行费用较低,运行电费为0.15～0.20元/t(污水自流进入系统情况下),没有计算人员费用及湿地的维护费用。

(3) 试验结果种植有植物的人工湿地相对无植物的人工湿地, 其对COD去除的情况没有显示出优势, 但对NH3-N的去除, 体现出的效果较为明显。同时,长宽比为8 ∶1的人工湿地比4 ∶1的人工湿地体现了较为明显的稳定性和较高的平均去除率。

(4) 微氧+人工湿地组合工艺对于农村生活污水处理具有运行费用低,管理方便的特点,在农村生活污水处理中具有较好的适用性。

(5) 由于在试验研究后期,NH3-N浓度偏高,且天气转冷,造成人工湿地对NH3-N去除率的降低,建议后续试验研究中调整试验用水的NH3-N浓度,测试组合工艺系统对于NH3-N浓度在60 mg/L左右的去除效果。

摘要：通过微氧+人工湿地组合工艺对生活污水处理效果的研究,认为该工艺是比较适合农村生活污水处理应用的工艺组合。微氧预处理对COD的平均去除率在30%以上,人工湿地水力负荷为0.2 m3/(m2.d),对COD的平均去除率在60%以上,对NH3-N的平均去除率在30%～40%,该工艺组合的运行费用为0.15～0.20元/t(污水自流进入系统情况下)。

关键词：微氧,潜流式人工湿地,生活污水

参考文献

[1]何成达,谈玲,葛丽英,等.波式潜流人工湿地处理生活污水的试验研究[J].农业环境科学学报,2004,23(4):766-769.

[2]国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2002:138-329.

8.生活污水人工湿地设计方案 篇八

【关键词】人工湿地；污水处理技术；优势；经济性；可行性

人工湿地污水处理技术主要是模拟天然湿地的结构，通过人为的选择生物种类来构建湿地生态系统，利用其生态功能来处理污水的一项技术。它可以充分发挥资源的生产潜力，防止环境的第二次污染，比较适合于处理水量不大和管理水平不高的城市污水，在一定程度上可解决目前城市发展所面临的生态问题，正日益得到人们的关注。

1.人工湿地污水处理技术地位和优势

人工湿地污水处理系统其实就是生态学中的人工湿地系统，在这个系统中，生态系统能流、物流可以得到正常循环，生物多样性、人类的环境和动植物的生境均得到了很好的保护。人工湿地建成后可以节约水资源和能源消耗，增加城市绿化面积，推动城市建设走可持续发展道路，因此人工湿地污水处理技术在生态文明建设中具有举足轻重的地位。

人工湿地污水处理技术在生态文明建设中优势明显，主要体现在以下几方面：

1.1人工湿地能耗少、维持技术低

在人工湿地系统中，由于污水沿着基质的坡度自然流动，基本上不需要机电设备，因而对能源的消耗非常少，可是传统工艺中的提升泵房和鼓风机房则需要消耗大量的电能。对于运行期间的维护，人工湿地也简单得多，主要是清理渠道及管理作物，普通人员完全可以承担，只需个别专业人员进行定期检查即可。

1.2显著的环境效益

人工湿地的建成和运行将起到涵蓄水源、调节水量、补充地下水资源的作用，而且处理后的出水还可作为灌溉用水、工业或城市生活用水的水源，有利于缓解用水紧缺的状况，促进区域环境的良性发展。

1.3生态与景观效益

人工湿地系统不仅可以为水禽类提供丰富的食物来源、繁茂的植物群落，也可以为多种水生生物提供栖息繁殖场所，在增加生物多样性、生态系统的复杂和稳定性、维持自然平衡、调节局部气候中起着非常重要的作用。

2.人工湿地污水处理技术的社会经济性

目前处理大量生活污水的措施只要是采用二级生化处理工艺，但是这需要庞大的充氧曝气设施，大规模的收集管网来辅助，而且运行起来往往需要较高的费用和管理水平加以维持，其中，较大的缺点就是去除磷、氮等污染物的能力较差，容易造成水体富营养化，另外，由于产生的污泥并未找到真正“减量化、资源化”的出路？目前国内大城市，均面临一个“污泥围城”的难题。而人工湿地污水处理技术的应用则不需要大规模的收集管网，运距的成本也比较低，其建设成本可由政府或采取BOT模式承担，减轻了政府治理水污染资金短缺的问题。

人工湿地的土建施工比较简单并且基本不需耗能，因而其处理系统的投资和运行费用仅为二级污水处理厂的1/10-1/2，一般每吨污水的处理费用仅为0.1-0.2元，基建费用分摊到每吨污水上也仅为150-800元，是传统二级污水处理厂的1/5-1/2。现今，城市居民缴纳的污水处理费足以承担其必要的维护和运行费用。

人工湿地污水处理技术的重要优势是其能够将受污染的水体处理净化后作为中水回收，对于城市生态建设来讲，这样不仅补充了区域的中水回用，还兼顾了绿化和美化区域环境的作用。另外湿地的水生植物还能创造经济价值，例如席草可以用来编织草席，芦苇可用作造纸或编制人造纤维布；同样的，水生动物如鱼、虾等也可以创造经济价值。人工湿地污水处理技术投资小、可充分利用闲置的荒地、绿地，具有良好的环境效益和经济效益。

3.人工湿地污水处理技术处理城市生活废水的可行性

城市生活废水主要含有大量固体悬浮物、可化学或生物降解的溶解性或胶态分散有机物，并且含有大量的氮化合物、磷酸盐、钾钠及重金属离子等，如果污水不经过处理直接排除，则将导致生态环境恶化。人工湿地污水处理技术可以去除污水中的氮、磷等离子，具体如下：

（1）人工湿地污水处理技术对氮的去除主要包括植物吸收、氨的挥发、介质的吸附以及微生物的硝化和反硝化脱氨，湿地中氮的循环主要是通过一系列复杂生物化学作用方式发生的，包括直接转化成氮化物和其他矿物质结合起来。

（2）人工湿地污水处理技术对磷的去除主要是通过基质吸附，植物摄取和微生物同化3方面一起进行，其中基质吸附是最主要的一个因素，而磷最终从系统个去除依赖于湿地植物的收割和饱和基质的更换。

（3）人工湿地污水处理技术对重金属的去除主要集中在植物对重金属的去除作用上，包括植物稳定、生物富集和摄取吸收，还可通过植物挥发、甲基化等作用达到目的。

（4）人工湿地对一些有机质、悬浮物、病原体和非金属元素也有一定的去除效果。例如，在人工湿地水体的厌氧区域部分硫离子发生氧化还原反应后被还原成硫酸根离子，硫酸根离子随着水流的波动在水体表层经过曝气作用又被氧化成硫单质，从系统中去除。

人工湿地系统能全面利用自然中的湿地植物和基质的自然净化能力，并在污水净化工程中促进植物的生长，增加绿化面积，并未野生动物提供栖息地，有利于生态环境的建设。在当前国内许多城市努力争创生态文明城市的前提下，选择生态化的污水处理技术用于城市生活污水的处理、饮用水源的保护、绿地公共景观的建设便成为一项重要的指标。在利用人工湿地处理城市生活废水的同时可以美化环境。为市民和外来游客创造良好的生态人居环境，可以取得显著的社会效益和经济效益。

4.如何推动人工湿地污水处理技术的运用

首先根据城市的功能区划，结合地理条件和区域实际，规划设计相对集中的人工湿地污水处理系统，对规模、收集区域、投资、运行维护、回报等方面进行科学筹划。之后采用政府投资或BOT项目投资等方式解决项目投入问题。人工湿地对生活污水进行处理，能营造出一个绿化美景，经人工湿地净化过的水，也可以用于灌溉植被、冲洗小区等，给居民产生许多方便，这样的结果是居民所乐于接受。

对于较大的人工湿地，还应该做好人工湿地的运行期管理工作，确保有足够的专业人员、充足的管理费用来维护人工湿地的正常运作。其建成后结合城市发展实际，加大对人工湿地污水处理技术的科研投入，与科研单位联合建立研究基地，将人工湿地打造成污水处理的示范基地，注重污水处理、生态旅游和环保教育为一体，推动城市环保事业的发展。

与此同时我们还可以利用湿地污水处理技术与湿地园林造景技术建成人工湿地生态公园，从根本上解决城市市区景观单调的问题，另外还能改善水体质量，为城市居民提供休憩、娱乐的场所。利用湿地植被进行人工培植，打造一道独特的城市风景线，开发利用湿地自身的生物学价值，为城市生态文明建设尽一份力。

5.结束语

综上所述，人工湿地污水处理技术通过模拟天然（下转第417页）（上接第324页）湿地的结构达到污水治理的良好效果，不仅具有较好的经济效益和生态效益，在处理城市生活废水方面也具有独到的可行性，能很大程度地改善当前的城市水体污染问题，对城市生态建设具有非常重要的推动作用。它非常适合中国建设节约型城市的国情，是创新思维与城市可持续发展相结合的一个新举措，具有广阔的应用前景。

【参考文献】

[1]王虹扬，何春光，盛连喜.人工湿地处理污水技术在吉林省城市生态建设中的展望[J].中国环境管理，2003，05：39-40.

[2]于洪存.人工湿地污水处理技术在北方城市的应用[J].环境保护与循环经济，2007，05：27-29.

[3]杜璋璋.人工湿地污水处理技术及其在济宁市的应用研究[D].山东师范大学，2006.

9.生活污水人工湿地设计方案 篇九

摘要：介绍了人工湿地基质、植物和微生物去除污染物的机理与研究现状,着重从植物对基质的影响、植物的气体输送及根际氧气释放、植物对污染物的.摄取、植物对碳源的释放、植物蒸腾作用等角度,探讨了植物在污染物去除过程中的作用;根据人工湿地数学模型的发展历程,依次介绍了衰减方程、一级k-C*动力学模型、Monod动力学模型和箱式机理模型的构建方法,分析了各种人工湿地数学模型的特点和约束条件,指出机理模型是未来人工湿地数学模型研究的发展方向.作 者：谭学军 唐利 周琪 TAN Xue-jun TANG Li ZHOU Qi 作者单位：谭学军,TAN Xue-jun(上海市政工程设计研究总院,上海,92;同济大学,环境科学与工程学院,上海,200092)

唐利,周琪,TANG Li,ZHOU Qi(同济大学,环境科学与工程学院,上海,200092)

10.生活污水人工湿地设计方案 篇十

摘要：通过在垂直流模拟人工土柱上种植不同的花卉植物,研究了垂直流花卉人工湿地对污水COD、BOD5、TN和TP的净化效果的影响.结果表明,所选用的5种陆生花卉,甚至鲜切花卉对化粪池污水有比较好的净化效果,它们对BOD5的`去除率可达到92.04%以上,对TP的去除率甚至可达到97.77%以上.而且种植花卉植物的人工湿地出水水质要好于不种植物的对照湿地系统.作 者：刘雯 崔理华 黄细花 朱夕珍 吴启堂 Liu Wen Cui Lihua Huang Xihua Zhu Xizhen Wu Qitang 作者单位：刘雯,崔理华,朱夕珍,吴启堂,Liu Wen,Cui Lihua,Zhu Xizhen,Wu Qitang(华南农业大学资源与环境学院,广州,510642)

黄细花,Huang Xihua(惠州市环保局,惠州,516003)

11.人工湿地污水处理技术探讨 篇十一

1.1 潜流型人工湿地

这种人工湿地非常的常见, 一般由两个环节组成, 一个是处理单元并联, 一个是两级湿地串联。在设计湿地的时候, 会根据污染物的不同而在湿地中间填充不同的物质。此外, 还要种植一些能够净化环节的植物, 植物、基质、水、化学物质共同作用, 就能够对环境起保护的作用。

1.2 地表流人工湿地

地表流人工湿地四周有比较高的围墙, 能够使水层维持厚度, 该湿地的中间一般种植的是挺水性植物, 比如圆叶节节菜、芦苇等。由于水层比较厚, 所以水流会推进湿地, 在流动的过程中, 植物、土地、水质会相互接触, 并且产生一定的反应, 从而使污水得到净化。

1.3 垂直潜流人工湿地

这一类的人工湿地指的是污水垂直通过池体中基质层的人工湿地。水体会从床体表层纵向流向填料床, 这个时候, 床体会不饱和, 污水垂直通过池体中基质层, 大气的扩散和植物的传输进入人工湿地。这样就能为好氧创造一定的条件, 从而完成整个好氧生化处理。

2 人工湿地污水处理的技术

2.1 对氮、磷的处理

氮、磷是污染环境的重要元凶, 人工湿地可以去除这两种物质。其主要方法是填料吸附、植物吸收。

首先是对氮的处理, 氨化菌会产生作用, 使有机氮化合物渐渐的分解成氨态氮, 这就叫做氨化过程。在一定的条件下, 硝化细菌能够转化铵离子, 使其渐渐变成硝酸盐氮, 这被称为是硝化过程。此外, 在硝化的过程中, 反硝化菌还可能将硝酸盐氮转化为氮气, 这种现象被称为反硝化。

因为人工湿地中有一些生物膜, 所以一些不容易被分解的氮物质也会被吸附, 从而不会对环境造成破坏。

其次是对磷的处理, 磷有两种形式, 一种是有机磷, 另外一种是无机磷。通过人工湿地的微生物、填料, 能够对磷进行很好的吸附和处理, 同时, 人工湿地的一些植物也会吸收磷物质。

2.2 对有机污染物的处理

人工湿地对有机污染物的处理, 主要是通过沉淀、过滤等方法来截留有机污染物, 另外还可以通过系统填料以及植物的根部所衍生的生物膜来处理污染物, 因为植物根部的生物膜可以通过好氧和厌氧代谢来够吸收和降解污染物。

2.3 对重金属的处理

重金属也是众多污染物中的一种, 人工湿地中的植物可以很好的去除中金属, 因为植物具有摄取、吸附的作用, 并且还可以通过植物挥发来处理重金属物质。另外, 人工湿地中的填料也能够去除和吸附重金属。

2.4 对悬浮物的处理

悬浮物指的是悬浮在水中的固体物质, 悬浮物也可以衡量水质的污染程度。人工湿地的填料能够过滤悬浮物, 如果是高水力的负荷人工湿地, 其种植的藻类植物对悬浮物的去除率可以达到97%左右。

2.5 对COD和BOD的处理

COD和BOD指的是化学需氧量和生物需氧量, 这两种物质能够评价水质的污染程度。潜流型人工湿地不但能够很好的处理和降解COD、BOD, 甚至还能够使水质达到可饮用的程度和标准, 其平均去除率达到了96.5%和97.1%。但高水力负荷条件下, COD和BOD的去除率却明显很低, 仅仅只有54.3%和62%。

3 对植物进行严格的筛选

在选择湿地植物的时候, 要选择一些抗污力较强的, 并且还要搭配多种不同的湿地植物。因为不同的植物有不同的效果, 而且一种植物的去污能力毕竟有限, 所以要形成植物的群落, 以增强植物的净化能力。除此之外, 不同的植物搭配起来还能给人以特别的感觉, 因此又具有一定的观赏价值。

4 对湿地进行维护管理

最后还要对湿地进行维护和管理, 否则湿地的植物就很难存活。一般情况下, 栽种植物后的10天之内, 技术人员需要对植物进行浅水管护。等到植物开始进行生长, 并且分生分蘖的时候, 就要适当的降低水位。等到植物生长的后期, 可以将水位适当的再降低一些。每年大概要对植物清理3次以上, 第一次清理大概在植物生长比较旺盛的时期, 比如6月、7月, 第二次清理是在每一年的年底, 第三次清理则是在第二年开春的3月左右。

5 总结与体会

人工湿地作为一种新的应用技术, 对生态环境的建设具有非常重要的作用, 它不但能够处理污水, 还能够提升环境质量。不仅如此, 如果将人工湿地进行了有效的规划, 还能够使其成为一道独特的风景线, 因为其具有比较高的观赏价值。

摘要：人工湿地指的是利用人工技术制造的地面, 这种地面和沼泽地有些类似, 主要用于废除处理, 以及对水力以及污染负荷的冲击。其优点是成本低、容易维护、能够防止环境污染。人工湿地作为一个特殊的湿地系统, 目前被广泛的应用于污水处理中, 适合城市和农村实用, 具有比较好的发展前景。笔者针对人工湿地的污水处理技术进行了探讨, 希望对广大的相关工作者能够有一定的帮助。

关键词：人工湿地,环境,污染,废水,处理

参考文献

[1]敖咏芳.人工湿地污水处理系统应用研究[J].技术与市场, 2013 (4) :88-89.

[2]白振光, 陈现明.人工湿地在农村生活污水处理中的应用与工程设计[J].舰船防化, 2013 (1) :4-7.

12.生活污水人工湿地设计方案 篇十二

吉林省西部地区生态环境恶劣,其主要原因之一是干旱缺水,对城市污水进行资源化处理是有效缓解西部城市水资源贫乏问题的措施之一.西部地区有大面积的盐碱荒地,构建人工湿地污水处理系统有其明显的.场地优势.综合分析可知,在吉林省西部构建人工湿地系统对城市污水进行处理是可行的.以吉林省西部城市洮南市为例,提出了污水处理工艺并进行了经济对比分析.

作 者：张虎成 俞穆清 贾春明 ZHANG Hu-cheng YU Mu-qing JIA Chun-ming  作者单位：张虎成,俞穆清,ZHANG Hu-cheng,YU Mu-qing(中国科学院东北地理与农业生态研究所,吉林,长春,130012)

贾春明,JIA Chun-ming(长春市环境保护研究所,吉林,长春,130012)

刊 名：东北师大学报（自然科学版）  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NORTHEAST NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 37(1) 分类号：X506 关键词：吉林西部   人工湿地   污水处理   可行性研究  

13.生活污水人工湿地设计方案 篇十三

摘要：从概念、区位、背景、结构、主导功能、干扰、利用及景观等方面比较分析了自然湿地、人工次生湿地和人工湿地的区别与联系,为进一步强化湿地的分类规划、开发、利用与保护提供了一定依据.作 者：邱彭华    徐颂军    谢跟踪    符英    QIU Penghua    XU Songjun    XIE Genzong    FU Ying  作者单位：邱彭华,谢跟踪,符英,QIU Penghua,XIE Genzong,FU Ying(海南师范大学地理与旅游学院,海南海口,571158)

徐颂军,XU Songjun(华南师范大学地理科学学院,广东广州,510631)

期 刊：海南师范大学学报（自然科学版）   Journal：JOURNAL OF HAINAN NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)：2010, 23(2) 分类号：X26 关键词：人工次生湿地    人工湿地    自然湿地    比较   

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14.生活污水人工湿地设计方案 篇十四

关键词：校园生活污水,人工湿地,处理效果

1 引言

人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统, 其设计和建造是通过优化自然湿地的功能, 利用湿地中的物理、化学和生物的共同作用, 进行废水的处理[1,2]。人工湿地具有处理效果好、氮磷去除能力强、运转维护管理方便、工程基建和运行费用低及对负荷变化适应性强的优点[3], 受到广泛的关注。然而, 随着高校人数不断增加, 校园污水产生量越来越大, 如何有效的处理校园污水成了当今校园内主要问题。笔者选用3种人工湿地进行处理生活污水, 以扩大湿地类型选取范围, 增强人工湿地的实用性。

2 材料与方法

2.1 试验装置

试验中采用了3种技术工艺:水平潜流人工湿地, 垂直潜流人工湿地, 以及自然曝气内循环垂直潜流人工湿地系统图1、图2、图3, 具体规格见表1。

2.2 运行方式

三套装置从2012年5月初开始试运行, 从5月17日到10月11日, 运行21个周, 装置的水力停留时间为一周, 在污水进入装置之前取进水浓度, 进行单一系统的内循环, 在之后的运行过程中每天取一次样进行监测, 在第7天取出水浓度。水样采集后立即送入实验室进行测定。采集原则是每次在同一点进行水样采集, 采集时间应每次都在同一时间 (表2) 。

mg/L

2.3 测试水质和分析方法

水样检测指标包括CODcr、TP、PO43-、NH4+-N、TN、测定方法采用中国环境保护标准汇编———水质分析方法, 分别为重铬酸钾法、过硫酸钾消解-721分光光度法、钼锑抗分光光度比色法、纳氏试剂分光光度法、碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法, 具体方法见表3。

3结果与讨论

3.1 运行参数对人工湿地处理效果影响

3.1.1 最佳水力停留时间 (HRT) 选择

HRT决定了污水与湿地的接触程度, 对处理效果有很大影响, 根据试验进行的6月7~27日, 3个试验小周期的研究, 考察统一HRT下湿地系统对生活污水的处理效果。其中TN, TP, CODcr, 如图4所示。

结果表明:在统一HRT条件下, 随着的时间延长, 3种人工湿地的去除率都逐步提高并且趋于稳定。其主要原因有:湿地系统中的基质、微生物和植物的吸附和降解是污染物去除的重要途径, 当HRT过短时, 污染物去除达不到较好的效果。但HRT过长也会因厌氧作用而产生负效应[4], 由于部分好氧微生物进入内源呼吸, 降解活性下降, 导致处理效率增加缓慢。此外, 水力停留时间过长也会增加实验周期, 所以当HRT=5d时湿地系统的除污效果已经较好, 各个湿地系统对TN的去除率均达到50%~70%、对TP的去除率在70%以上、对CODcr的去除率基本上稳定在80%~95%, 并且去除率无统计学意义差异, 因此5d为系统最佳水力停留时间。

3.1.2 植物收割对人工湿地处理效果的影响

根据湿地的运行情况设计在植物生长情况最好的7月和8月之间进行植物的收割, 其中TP, TN, CODcr如图5所示。

由图5可知, 适当的植物收割有利于水质净化, 夏季植物生长旺盛的时候, 植物会达到其最大生物量, 当进行收割以后, 植物的生长将会对TN, TP, CODcr的去除率大幅增加。各个湿地系统在收割前TN的在第一天去除率均在60%以下、对TP的去除率在40%以下、对CODcr的去除率基本在15%~30%, 而收割以后, TN第一天去除率达到70%以上, TP去除率达到60%以上, CODcr平均去除率都达到了40%~50%, 同时最终去除率也有所增加。这是因为夏季植物生长, 需要大量的氮磷营养物质, 而进水提供了这些营养物的需要, 所以收割后植物的吸收成了污染物去除的主要动力。

3.2 不同人工湿地对处理效果的影响

3.2.1 对TN的去除效果

氮在湿地系统中的循环转化是一个很复杂的生物化学过程, 人工湿地系统对氮的去除主要依靠微生物的硝化、反硝化以及植物的吸收和氨氮的挥发作用。根据实验数据3种地系统对TN去除率和单位体积削减量, 作图如图6、图7所示。

从图6可知自然曝气人工湿地在连续运行的21周内保持了一个良好的处理能力, 去除率在80.86%~98.74%, 平均去除率达93.79%, 生物硝化过程需要菌群的存在以及必要的好氧环境, 自然曝气可以为硝化提供良好的环境, 所以自然曝气人工湿地对TN的去除率极高。水平潜流人工湿地其去除率也相对平稳, 去除率在71.25%~98.91%, 平均可达90.58%, 而垂直潜流人工湿地, 去除率在59.86%~95.33%, 平均范围在75.83%, 两个湿地处理能力有一些的跳跃, 可能是由于其地下部分在高浓度进水运转时会产生一定堵塞, 从而造成去除率的不稳定而引起的。

从图7可知, 其中自然曝气人工湿地平均单位体积削减量为13.20g/m3, 垂直潜流人工湿地平均单位体积削减量为9.26g/m3, 水平潜流人工湿地平均单位体积削减量为9.97g/m3, 在周期内单位体积的削减量呈现出自然曝气人工湿地大于水平潜流人工湿地, 而垂直潜流人工湿地其削减量最小, 且三种类型的人工湿地系统的削减量与浓度呈正比关系, 进水浓度越高削减量越高。

进水浓度范围在5.70~77.92mg/L之间, 波动较大。进水浓度波动较大是因为实验开始到7月中旬和9月初至2013年1月是学校正常上课时间 (即1~8周期和14~21周期) , 在校学生较多, 导致污染负荷较大。而2012年7月中旬到9月初是暑假 (8~14周期) , 在校学生较少, 产生的污染负荷较少。

3.2.2 不同人工湿地对NH4+-N的去除效果

NH4+-N的去除主要取决于植物的供氧能力, 植物输送氧至根区, 根茎部产生好氧环境消耗污染物, 在这种环境下, NH4+-N被氧化为NO2-N和NO3-N, 其机理是通过硝化反应先将NH4+-N氧化成硝酸盐, 再通过反硝化将硝酸盐还原成气态氮而从水中逸出[5]。

根据实验数据三种湿地系统对NH4+-N去除率和单位体积削减量作图如图8、图9所示。

由图8, 图9可知在21个连续实验周期里, 自然曝气人工湿地去除率在84.88%~99.28%, 平均去除率高达93.71%, 而垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地呈现在进水浓度较低时, 去除率较高, 而在进水浓度较高的时候, 其去除率大幅下降, 其主要原因是NH4+-N的去除过程比较复杂, NH4+-N主要通过挥发释放NH3, 或者经过硝化过程被转化为NO3-N, 再由反硝化细菌将NO3-N还原为N2或N2O。但是高浓度下造成碳源不足和DO较低, 抑制NH4+-N的形态转换, 从而去除率相比自然曝气人工湿地较低。

进水浓度范围在5.53~53.12mg/L之间。自然曝气人工湿地的平均削减量为10.08g/m3, 垂直潜流人工湿地的平均削减量为5.66g/m3, 水平潜流人工湿地则为7.59g/m3, 所以自然曝气人工湿地削减量最高, 而水平潜流人工湿地的单位体积削减量比垂直潜流人工湿地多。

3.2.3 不同人工湿地对TP的去除效果

磷在人工湿地系统中的去除主要依赖于三方面作用:即基质的物理化学作用、植物的吸收及微生物的正常同化和聚磷菌的过量摄P作用[6]。无机磷是湿地植物必须的养分, 在植物吸收和同化作用下可变成植物的ATP、DNA及RNA等有机成分, 通过植物的收割而去除, 但研究表明植物吸收对磷的去除只起到较小的作用。微生物对磷的去除包括它们对磷的正常同化和对磷的过量积累[7]。有研究表明人工湿地中磷的去除, 主要是通过基质对磷素的吸附 (物理吸附、化学吸附等) 作用[5]。

根据实验数据三种湿地系统对TP去除率和单位体积削减量作图如图10, 11所示。

由图10、图11可知在21个连续实验周期里, 自然曝气人工湿地的TP去除率在78.41%~99.35%, 平均去除率高达92.23%, 垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地去除率分别平均为83.98%和82.90%。在图中显示在进水浓度较低时, 去除率反而有所下降, 是由于对磷的吸收主要为吸附过程, 但是这种持留是可逆的过程, 当人工湿地运行过久以后, 造成基质内纳磷量饱和, 所吸收的一部分磷可能会重新释放到水中, 或者在水流的冲击扰动下随水流流出。

进水浓度范围在0.48~6.80mg/L之间, 在相同条进水浓度件下, 自然曝气人工湿地的平均削减量为1.02g/m3, 垂直潜流人工湿地的平均削减量为0.94g/m3, 水平潜流人工湿地则为0.73g/m3, 即垂直潜流人工湿地比水平潜流人工湿地和自然曝气人工湿地的削减量大。

3.2.4 不同人工湿地对PO43-的去除效果

污水中磷的存在形态取决于污水中磷的类型, 有机磷及溶解性较差的无机磷酸盐都不能直接被湿地植物吸收利用, 必须经过磷细菌的代谢活动将有机磷化合物转变成磷酸盐, 将溶解性差的磷化物溶解, 才能被湿地植物或基质吸附利用[8]。根据实验数据不同湿地对PO43-污染负荷单位时间单位体积削减量作图12、图13所示。

自然曝气人工湿地的PO3-4去除率在平均去除率高达91.4%, 垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地去除率分别平均为79.53%和83.14%, 其变化原因同TP。

进水浓度范围在0.43~6.17mg/L之间。在相同进水浓度件下, 自然曝气人工湿地的平均削减量为0.95g/m3, 垂直潜流人工湿地的平均削减量为0.89g/m3, 水平潜流人工湿地则为0.69g/m3, 自然曝气人工湿地大致和垂直潜流人工湿地削减量相似, 但都比水平潜流人工湿的削减量大。

3.2.5 不同类型人工湿地对CODcr的去除效果

人工湿地的显著特点之一就是对有机物具有较强的去除能力, 可溶性有机物可以通过植物根系生物膜的吸收、吸附及生物代谢降解过程而被分解去除, 不溶性有机物则可以通过湿地的沉淀、过滤作用, 很快被截流而被微生物利用[9]。

根据实验数据对三种湿地系统去除率和CODcr污染负荷削减量作图如图14、图15所示。

自然曝气人工湿地的CODcr去除率在平均去除率为91.16%, 垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地去除率分别平均为83.79%和87.32%, 总体上CODcr去除率都达到较好的水平, 与长时间的水力停留时间有关。

进水浓度范围在95.41~366.39mg/L之间, 与其他指标相比, 它的波动比较大。自然曝气人工湿地CODcr的平均削减量为71.65g/m3, 垂直潜流人工湿地系统对CODcr的平均削减量为73.82g/m3, 水平潜流人工湿地则为55.02g/m3, 垂直潜流人工湿地的削减量比水平潜流人工湿地的削减量大。

4 结语

实验设计最佳水力停留时间为5d。适当的增加对植物的收割可以提高湿地系统的处理效率。自然曝气人工湿地无论各项指标净化能力都是极强的, 主要因为自然曝气人工湿地主要增加了曝气效果, 致使其可以充满对污染物进行处理净化。对TN, NH4+-N处理能力, 水平潜流湿地略高于垂直潜流湿地, 而垂直潜流对的TP、PO43-和CODcr污染负荷单位面积削减量较水平潜流湿地高。3种湿地系统在不同进水浓度对污染负荷的净化效果也存在差异性, 7月中旬到9月初为暑假, 在校学生少, 产生的污染负荷较少, 两种湿地在这段时间单位体积的削减量都比较低。总体来看, 自然曝气内循环垂直潜流人工湿地, 垂直潜流人工湿地和水平潜流湿地对污水的净化效果都比较好, 水平潜流适合含N高的污水, 垂直潜流更适合含P高和有机物高的污水。高校主要污染物以氮磷为主, 最优的为自然曝气人工湿地进行高校污水处理。

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15.人工湿地的构建与应用 篇十五

认为，在实际处理污水时，除了考虑土壤的静态处理效果外，还要考虑土壤的透水性，兼顾两方面因素，所建的人工湿地才能有较好的污水处理效果。2.3人工湿地的植物

湿地植物种类很多，其生长易受到介质、气候条件等的影响，植物吸收污染物的能力也随生长与生理活动的状态而变化，因而其污水净化效果也不一样。人工湿地选择的植物必须适应当地的土壤和气候条件。因各种湿地植物对不同污染物的去除效果各有差异，所以多种植物组合使用时，将有利于植物之间取长补短，从而提高湿地系统的污水净化效率[61]。目前人工湿地植物研究的重点已从凤眼莲(水葫芦)(Eichhorniacrassipes)转移到芦苇和香蒲(Typhaorientalis)上[62]，芦苇和香蒲在人工湿地中被广泛使用，它们既是中国北方与南方的常见物种，也是国际公认的最佳湿地植物[63]。

湿地植物能有效促进湿地的氮元素转化过程，显著缩短无机氮在湿地中的寄宿时间[64]，但湿地植物对重金属(如Cu[65]、Zn[66]等)的吸收积累能力主要取决于植物体的生物量。湿地植物能有效提高水体透明度和水体观感，但并不能明显提高人工湿地对CODCr和DO的净化效果[67]。王德科等在杭州发现，金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)、狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、微齿眼子菜(Pota?mogetonmackianus)、马来眼子菜(Potamogetonmalaianus)、凤眼莲和苦草(Vallisneriaspiralis)6种水生植物对水中总氮、总磷和硝态氮都有较好的去除效果，尤其以狐尾藻和微齿眼子菜两种植物的效果最好[66]。王庆海等在北京以各种水生植物的越冬成活率、功能期、总生物量、植株平均氮、磷含量和氮、磷累积量为指标进行聚类分析表明，供试的8种植物按照净化能力可明显分为3类：水生鸢尾(Irispseudacorus)的生物量大，氮、磷含量和氮、磷累积量高，对水中氮、磷污染物的去除能力强;菖蒲(Acoruscalamus)、香蒲、荻(Triarrhercasac?chariflora)和芦竹(Arundodonax)的生物量较大，氮、磷含量和氮、磷累积量较高，对水中氮、磷污染物的去除能力也较强;扁秆草(Scirpusplanicul?mis)、千屈菜(Lythrumsalicaria)和芦苇的生物量较低，对氮、磷的综合去除能力较弱[68]。

陈永华等在长沙根据湿地植物实际各项单一指标的比较情况，建立了净化潜力的综合评价体

16.人工湿地法污水处理技术经验交流 篇十六

一：人工湿地技术简介

31.1人工湿地的概念3

1.2 人工湿地的类型

41.3 人工湿地的构造6

二 人工湿地去除污染物机理8

2.1 有机物的去除8

2.2 氮的去除9

2.3 磷的去除 9

2.4 悬浮物的去除10

三 人工湿地处理技术的优缺

点10

一：人工湿地技术简介

1.1人工湿地的概念

人工湿地污水处理技术是（cw-constructed wetland）一种人工将污水有控制地投配到种有水生植物的土地上，按不同方式控制有效停留时间并使其沿着一定的方向流动，在物理、化学、生物共同作用下，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等来实现水质净化的生物处理技术。

采用人工湿地技术净化污水始于1953年德国的max planck研究所，该研究所的seidel博士在研究中发现芦苇能去除大量有机物和无机物。到20世纪70年代末期逐渐发展成为一种独具特色的新型污水处理技术。人工湿地污水处理技术具有处理效果好、出水水质稳定、氮、磷去除能力强、运转维护管理方便、工程基建和运转费用低、对负荷变化适应能力强、适于处理间歇排放的污水等主要特点。同时，人工湿地对保护野生动物和提高局部地区景观的美学价值也有益处。因此，大力开发人工湿地污水处理技术，对我国水环境污染的治理具有重大的意义，在我国具有广泛的发展前景。

1.2 人工湿地的类型

人工湿地的基本类型

自由表面流人工湿地（fws）：和自然湿地相类似，水面位于湿地基质层以上，其水深一般为0.3—0.5m，采用最多的水流形式为地表径流，这种类型的人工湿地中，污水从进口以一定深度缓慢流过湿地表面，部分污水蒸发或渗入湿地，出水经溢流堰流出。这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点。

潜流型人工湿地系统(sfs)：污水在湿地床的表面下流动，利用填料表面生长的生物膜、植物根系及表层土和填料的截留作用净化污水。主要形式为采用各种填料的芦苇床系统。芦苇床由上下两层组成，上层为土壤，下层是由易使水流通过的介质组成的根系层，如粒径较大的砾石、炉渣或砂层等，在上层土壤层中种植芦苇等耐水植物。潜流式湿地能充分利用了湿地的空间，发挥植物、微生物和基质之间的协同作用，因此在相同面积情况下其处理能力得到大幅提高。污水基本上在地面下流动，保温效果好，卫生条件也较好。

根据污水在湿地中流动的方向不同可将潜流型湿地系统分为水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地和复合流人工湿地3种类型。不同类型的湿地对污染物的去除效果不尽相同，各有优势。

水平流潜流式湿地：其水流从进口起在根系层中沿水平方向缓慢流动，出口处设水位调节装置，以保持污水尽量和根系接触。

垂直流潜流式湿地：其水流方向和根系层呈垂直状态，其出水装置一般设在湿地底部。和水平流潜流式湿地相比，这种床体形式的主要作用在于提高氧向污水及基质中的转移效率。其表层为渗透性良好的砂层，间歇式进水，提高氧转移效率，以此来提高bod去除和氨氮硝化的效果。

复合流潜流式湿地：其中的水流既有水平流也有竖向流。在芦苇床基质层中污水同时以水平流和垂直流的流态流出底部的渗水管中。也可以用两级复合流潜流式湿地进行串联的复合流潜流湿地系统，第一级湿地中污水以水平流和下向垂直流的组合流态进入第二级湿地，第二级湿地中，污水以水平流和上向垂直流的组合流态流出湿地。

人工湿地的水流类型不同，其对不同污染物的去除效率也有差异。水平潜流湿地对bod、cod等有机物和重金属的去除效果较好，垂直流湿地对氮、磷的去除效果较好，表面流型湿地的处理效果一般。但如果将表面流型与潜流型、表面流型与垂直流型结合起来，去污效率会进一步提高。根据对104座潜流型湿地系统和70 座表面流湿地系统的处理效果数据统计，有如下结果。

（1）ss表面流湿地系统用于三级处理时出水ss< 20mg/l；用于二级处理时稍高，但通常也低于20mg/l。水平潜流湿地系统进水ss平均为140 mg/l，出水平均为12.4 mg/l。

（2）bod5一般来说，当潜流湿地系统进水bod5平均为114 mg/l时，则出水平均为17 mg/l；表面流湿地系统进水bod5平均为41 mg/l时，出水平均为11 mg/l。

1.3 人工湿地的构造

人工湿地一般都由以下五种结构单元构成：底部的防渗层；由填料、土壤和植物根系组成的基质层；湿地植物的落叶及微生物尸体等组成的腐质层；水体层和湿地植物（主要是根生挺水植物）。

水生植

物: 首先，植物可以有效地消除短流现象；其次，植物的根系可以维持潜流型湿地中良好的水力输导性，使湿地的运行寿命延长；第三，通过其中微生物的分解和合成代谢作用，能有效地去除污水中有机污染物和营养物质，第四，水生植物能够将氧气输送到根系，使植物根系附近有氧气存在，通过硝化、反硝化，积累、降解、络合、吸附等作用而显著增加去除率。第五，致

密的植物可以在冬季寒冷季节起到保温作用，减缓湿地处理效率的下降。

基质层: 基质层是人工湿地的核心。基质颗粒的粒径、矿质成分等直接影响着污水处理的效果。目前人工湿地系统可用的基质主要有土壤、碎石、砾石、煤块、细沙、粗砂、煤渣、多孔介质(leca)、硅灰石和工业废弃物中的一种或几种组合的混合物。基质一方面为植物和微生物生长提供介质，另一方面通过沉积、过滤和吸附等作用直接去除污染物。

防渗层: 防渗层是为了防止未经处理的污水通过渗透作用污染地下含水层而铺设的一层透水性差的物质。如果现场的土壤和黏土能够提供充足的防渗能力，那么压实这些土壤作湿地的衬里已经足够。

腐质层: 腐质层中主要物质就是湿地植物的落叶、枯枝、微生物及其他小动物的尸体。成熟的人工湿地可以形成致密的腐质层。

水体层: 水体在表面流动的过程就是污染物进行生物降解的过程，水体层的存在提供了鱼、虾、蟹等水生动物和水禽等的栖息场所。

二 人工湿地去除污染物机理

2.1 有机物的去除

人工湿地对有机物有较强的净化能力，污水中的不溶有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快被截留下来而被微生物利用；污水中的可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢过程而被分解去除。国内有关学者对人工湿地净化城市污水的研究表明，在进水浓度较低的情况下，人工湿地对bod5的去除率可达85%～95%，对cod的去除率可达80%，处理出水bod5的浓度在10mg/l左右，ss小于20mg/l。随着处理过程的不断进行，湿地床中的微生物相应地繁殖生长，通过对湿地床填料的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系统中去除。

2.2 氮的去除

湿地进水中的氮主要以有机氮和氨氮的形式存在，氨氮被湿地植物和微生物同化吸收，转化为有机体的一部分，可以通过定期收割植物使氮得以部分去除，有机氮经氨化作用矿化为氨氮，然后在有机碳源的条件下，经反硝化作用被还原成氮气，释放到大气中去，达到最终脱氮的目的。存在根系周围的氧化区（好氧区），缺氧区和还原区（厌氧区），以及不同微生物种群的生物氧化还原作用，为氮的去除提供了良好的条件。微生物的硝化和反硝化作用在氮的去除中起着重要作用。

2.3 磷的去除

湿地对磷的去除是通过微生物的去除、植物的吸收和填料床的物理化学等几方面的协调作用共同完成的。污水中的无机磷一方面在植物的吸收和同化作用下，被合成为atp、dna和rna等有机成分，通过对植物的收割而将磷从系统中去除；另一方面，通过微生物对磷的正常同化吸收。此外，湿地床中填料对磷的吸收及填料与磷酸根离子的化学反应，对磷的去除亦有一定的作用。含有铁质和钙质的填料可与水中的po43-反应而形成沉淀而去除，含有这些物质的地下水渗入床体内也有利于磷的去除.磷的去除是通过植物吸收、微生物去除及物理化学作用而完成。

2.4 悬浮物的去除

进水的悬浮物的去除都在湿地进口处5—10m内完成，这主要是基质层填料、植物的根系和茎、腐殖层的过滤和阻截作用，所以悬浮物的去除率高低决定于污水与植物及填料的接触程度。平整的基质层底面及适宜的水力坡度能有效提高悬浮物的去除效率。

三 人工湿地处理技术的优缺点

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 ,它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。人工湿地在污水处理上具有高效率、低投资、低运转费、低维持技术、处理量灵活、低能耗、处理效果好等优点。

1、高效率

人工湿地的显著特点之一是其对有机物有较强的降解能力。有关人工湿地对二级污水处理厂出水试验的研究表明, 以二级污水处理厂出水作为原水的条件下,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bod5的浓度在5mg/l左右,ss小于8mg/l。

我国大多数的二级污水处理厂出水中n、p的含量较高，湿地对n、p有很高去除率,可分别达到80%、90%以上。而传统的污水回用工艺对n、p的去除率仅能达到20%—40%。污水中的氮、磷可直接被湿地中的植物吸收,通过对植物的收割而从污水和湿地中去除,另外,氮还可通过湿地中微生物的硝化和反硝化作用去除,磷则通过微生物的积累和填料床的理化作用协同完成去除。此外，人工湿地对微量元素和病原体也有相当高的去除率。

2、低成本

据国外统计,一般湿地系统在污水处理方面的投资和运行费用仅为传统的二级污水厂的1/10—1/2。在污水处理方面，由于人工湿地工艺无需曝气、投加药剂和回流污泥,也没有剩余污泥产生,因而可大大节省运行费用,通常只消耗少量电能,用于提高进水水位(如果水位无需提升则无此项费用),处理费用一般仅为传统工艺的1/5到1/6左右。

由于人工湿地基本上不需要机电设备,故维护上只是清理渠道及管理作物,一般农民完全可以承担,只需个别专业人员定期检查。高昂的运行费用常常是我国开展污水回用的限制条件,而人工湿地则避免了这些缺点。

3、低能耗

水处理工艺的能耗不仅是经济问题,同时也是环境问题,因为耗能过程中产生的co2、so2等气体,还会污染大气环境。人工湿地基本上不耗能,运行成本低廉。

4、处理灵活

人工湿地可根据污水处理厂的规模，可大可小、就地利用；建设施工方便，需要的构筑物、处理设备少。

5、处理效果好

出水水质可以因植物池内填料的不同达到《地面水环境质量标准》(gb3838-88)ⅱ类至ⅴ类标准,处理后的水可用作饮用水水源和景观用水的湖泊、水库或河流中,亦可用作冲厕、洗车、灌溉、绿化及工业回用等。

6、美化环境

由于植物池内种植的是湿地植物,如果选择合适的植物品种如水竹、睡莲、美人蕉等，可以美化环境,改善地面景观。

缺点：

（1）占用土地面积相对其它传统工艺为大。

17.人工湿地在污水处理中的应用 篇十七

人工湿地(constructed wetlands,CWs),是一种人工生态系统,由人工建造和监督控制,对自然湿地进行模拟。以人工湿地填料为基础,进行特定湿地植物的种植,形成人工湿地生态系统,利用该生态系统的各种作用(化学、物理、生物作用等)吸收和分解污水中的营养物质和有害污染物,其中涵盖了一系列作用过程,如微生物分解、植物吸收、离子交换、共沉、吸附、过滤等,从而实现对污水的高效净化[6]。

国内外的研究和应用表明,人工湿地的植物对细菌SS、TP、TN、COD、BOD等的去除率很高。除了良好的净化污水效果,其还具有多种优点,如生态环境恢复良好、维护技术要求低、运行费用低、投资少等,农村及中小城市的污水处理中非常适宜采用人工湿地。

1 人工湿地的种类和选择

人工湿地的种类随着研究的深入开展也日渐丰富多样。根据不同的水流方式,可以将人工湿地分为潮汐流湿地、垂直流湿地、地下潜流湿地和表面流湿地;根据各种植物的存在状态,可将人工湿地分为挺水植物系统、沉水植物系统及浮水植物系统[7,8]。

垂直流湿地是在填料床中种植水生植物,氧气通过植物传输和大气扩散进入湿地系统,污水则在填料下进行垂直流动。污水直接与填料接触,通过基质沉淀吸附、过滤、植物吸收、离子交换和微生物降解来达到高效净化的目的[9]。集水管铺设在水底部,水流流经床体后通过其排出。潜流式人工湿地是目前应用最为广泛的湿地流态,由3个部分组成,即布水系统、植物和基质,污水从一端水平流过填料床,可以充分利用植物、填料的去污作用。表面流人工湿地现多不采用。因为在结构上类似于自然湿地,受气候影响较大,污水直接暴露于大气中,易造成二次污染。垂直流湿地兼有表面流和潜流型人工湿地的特点,脱氮除磷效果最好。

挺水植物系统应用最为广泛,具有多种特点,如管理方便、抗性强、吸收能力强、耐污性能好等。沉水植物系统中,水生植物在水中完全淹没,其应用领域主要是对初级和二级处理后的污水做精处理。浮水植物系统中水生植物根系为淹没状态,整体处于水面漂浮状态,此类型的系统对提高传统稳定塘效率具有较好效果,可用去除于氮、磷等元素。

在人工湿地构造形式的选择上还应考虑处理污染物的机制来选择人工湿地的种类。如吴建强的研究显示,对依赖于植物的吸收和微生物的硝化作用的NH4+-N的去除,人工湿地构造形式对其影响较小,潜流和垂直流人工湿地的处理结果基本一致;而对于依赖基质截留和过滤作用来去除的高锰酸盐类污染物,垂直流湿地的净化效果要明显优于潜流湿地[9]。另外,还要考虑进水的污染负荷,垂直流比潜流耐有机污染负荷冲击的能力更强,对于处理较高有机污染负荷的污水,垂直流更为适用。

2 人工湿地的植物种类和选择

人工湿地中最重要的组成部分之一是湿地植物。不同的湿地植物组成的群落发挥着多种作用,其不仅可以保持生物多样性和生态平衡,还可对水体中的营养物质进行截留,平衡湿地营养物质,使水质有效净化,担负着与周围环境交换能量、物质的作用,为水生生物创造良好的生境[10,11,12]。因此,人工湿地的构建中,植物的选择和搭配是重中之重。

适合人工湿地种植的植物种类很多,大多为莎草科、禾本科、眼子菜科、睡莲科及浮萍科,还有少数属于藻类。目前研究最多的植物有伞草(Cyperus alternifolius)、芦苇(Phragmites communis)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)、水鳖(Hydrocharis dubia)、茭草(Zizania caduciflora)、野菱(Trapaincisa)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)和蓖齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)等[13,14,15,16,17]。其中芦苇是人工湿地中最常应用、也是目前研究最多的植物之一。根据报道,芦苇能加强和维持人工湿地中的水力传输,并可吸收利用、富集水体中的污染物和重金属离子,具有较强的水体净化能力,同时其还有发达的根系系统,可为微生物提供栖息地,进一步加强人工湿地系统的污水处理能力。因此,芦苇人工湿地具有高的放氧能力及高的根系生物量、高的根际微生物活性及低的组织污染物释放速率等多种重要的作用和特点,适用于大多数地区生活污水的处理[18]。总的来说,人工湿地的植物必须具备以下条件:首先应是适合当地生长并不对当地的生态环境构成隐患或威胁的植物;其次要具有较强的耐污能力和净化能力,尤其是具有发达的根系和较强的输氧能力的植物,因为发达的植物根系可以分泌较多的根分泌物,促进微生物转化,加速污染物的生物降解;再次要选择年生长期长的植物,最好是冬季半枯萎或常绿植物,以避免因冬季植物枯萎死亡或生长休眠导致人工湿地系统功能下降;最后选用具有一定观赏性和经济价值的植物。

湿地植物除了种类会对污水处理的效果有影响外,不同的群落组成也将对湿地生态系统的功能和效果具有影响,因为其中的净化作用是由植物之间相互作用共同维持的。因此,为了提高人工湿地的净化功能,必须合理配置湿地植物。不同湿地植物在供氧能力、对污染物的吸收转化能力、生长速度等方面的差异较显著,所以其净化功能不同;而不同物种或同一物种在不同湿地环境中净化效果也会存在较大差异。不同植物对不同污染物的吸收效果不同,有研究表明,水鳖对磷的吸收效果好,凤眼莲对氮、COD的吸收效果好,而单植的效果优于两者混植的效果。但在湿地中混植模式则表现出优势,其污水的净化效果表明,凤眼莲—水鳖混植对总磷、总氮、COD均有较好的吸收效果[19]。在对茭草、野菱、金鱼藻和蓖齿眼子菜混植的研究中也显示了相同的结果,研究表明以不同生活型的3种植物配置模式对生活污水的净化效果比2种植物配置模式要好[20]。

在湿地植物选择过程中,为了使湿地系统更稳定地发挥生态功能,净化水体中的有机物和营养物质,不仅要考虑植物的种类,还要考虑多种搭配,这有利于植物间的优势互补,保持更稳定的净化效果;在构建人工湿地时还应注意植物空间的搭配,应选择挺水、浮叶、沉水植物等多种湿地植物相结合的方式,增强人工湿地对污染物的净化效果。

3 结语

目前,人工湿地在城市生活废水的处理中已经得到广泛应用,尤其是在发达国家,现已将研究的重点转移处理特殊工业废水上,如处理淀粉工业、制糖工业、食品加工和奶制品加工的废水等方面。对于我国来说,人工湿地系统在一些经济欠发达、地理条件相对宽裕的中小城镇、居民小区具有广阔的应用前景,但由于这项技术在国内还未得到广泛应用,有关工艺设计资料和应用实例并不多见,而且人工湿地的处理效果受环境因素影响较大,所以还有待结合我国不同地区的具体情况深入开展研究,取得适合于不同地区、不同环境气候条件及不同污水特性的实用数据,以促进人工湿地在我国各地区的推广应用。

摘要：人工湿地具有去污效果好、运行费用低及维护简单等特点,现已被广泛运用于污水处理中,具有相当显著的生态环境效益。从人工湿地的类型、人工湿地的植物种类和相应的选择标准等方面介绍了其在污水处理中的应用前景。