季节性运行人工湿地处理生活污水研究（精选8篇）
1.季节性运行人工湿地处理生活污水研究 篇一
人工湿地处理污染河水的持续性运行研究
摘要：中国北方地区城市纳污河道内的污染河水具有水量、水质、水温季节性变化大的`特点,这给人工湿地污染河水处理系统的持续性运行造成很大困难.通过1a多的连续性运行,对潜流人工湿地污染河水处理系统的可持续运行问题进行了系统研究,年平均水力负荷为15 cm/d.结果表明,季节变化对氨氮的去除效果影响很大,夏季氨氮去除效果良好,去除率达70%以上,而冬季水温降低到15℃以下时,氨氮去除率降低到30%以下,但季节变化对COD去除效果的影响较小.人工湿地在夏季雨季时期可以承受较大的短期洪水水力冲击负荷,在100 cm/d的负荷下,对氨氮和COD的去除率分别可以达到52%和36%.基质脱氢酶活性与温度和污染物去除效果的季节性变化存在一定的正相关关系.作 者：张建 何苗 邵文生 胡洪营 高宝玉 ZHANG Jian HE Miao SHAO Wen-sheng HU Hong-ying GAO Bao-yu 作者单位：张建,ZHANG Jian(山东大学环境科学与工程学院,济南,250100;清华大学环境科学与工程系,北京,100084)
何苗,胡洪营,HE Miao,HU Hong-ying(清华大学环境科学与工程系,北京,100084)
邵文生,高宝玉,SHAO Wen-sheng,GAO Bao-yu(山东大学环境科学与工程学院,济南,250100)
期 刊：环境科学 ISTICPKU Journal：CHINESE JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCE年，卷(期)：,27(9)分类号：X522关键词：潜流人工湿地 污染河水 持续性运行
2.季节性运行人工湿地处理生活污水研究 篇二
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.
3.季节性运行人工湿地处理生活污水研究 篇三
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
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.人工湿地污水处理工程技术规范 篇五
HJ ×××－××××
人工湿地污水处理工程技术规范
Technical specification of constructed wetlands for wastewater treatment engineering（征求意见稿）
20××－××－××发布 20××－××－××实施
环境保护部发布
I 目 次
目 次.....................................................................Ⅰ 前 言.....................................................................Ⅱ 1 适用范围.................................................................1 2 规范性引用文件............................................................1 3 术语和定义...............................................................2 4 水量和水质...............................................................5 5 总体设计.................................................................6 6 工程工艺及人工湿地设计....................................................9 7 主要设备及材料...........................................................14 8 检测与过程控制...........................................................15 9 辅助工程................................................................16 10 施工与环境保护验收......................................................17 11 劳动安全与职业卫生......................................................19 12 运行与管理.............................................................19 附 录 A（规范性附录）符 号................................................22 II 前言
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国水污染环境防治法》，规范 我国人工湿地污水处理工程的建设、运行、维护和管理，制订本标准。
本标准规定了人工湿地污水处理工程的设计、施工、验收和运行管理的技术要求。本标准为首次发布。
本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准起草单位：沈阳环境科学研究院。
本标准由环境保护部20□□年□□月□□日批准。本标准自20□□年□□月□□日起实施。本标准由环境保护部解释。人工湿地污水处理工程技术规范 适用范围
本标准规定了采用人工湿地工艺的污水处理工程设计、施工、验收、运行维护与管理 的技术要求。
本标准适用于采用人工湿地工艺的污水、雨水处理及河流、湖泊水质改善工程，可作
为环境影响评价、可行性研究、设计与施工、建设项目竣工环境保护验收及建成后运行与管 理的技术依据。2 规范性引用文件
本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于 本标准。
GB 4284 农田污泥中污染物控制标准 GB 5084 农田灌溉水质标准 GB 8978 污水综合排放标准
GB 12348 工业企业厂界噪声标准 GB 16554 国家恶臭污染物排放标准 GB 18918 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB 50003 砌体结构设计规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50013 室外给水设计规范 GB 50014 室外排水设计规范 GB 50015 建筑给水排水设计规范 GB 50016 建筑设计防火规范
GB 50019 采暖通风与空气调节设计规范 GB 50034 工业企业照明设计规范 GB 50040 动力机器基础设计规范 GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范 GB 50052 供配电系统设计规范 GB 50053 10kV 及以下变电所设计规范 GB 50054 低压配电设计规范
GB 50069 给水排水工程构筑物结构设计规范 GB 50070 混凝土结构设计规范
GB 50140 建筑灭火器配置设计规范
GB 50194 建筑工程施工现场供用电安全规范 GB 50335 污水再生利用工程设计规范
GBJ 87 工业企业厂界噪声控制设计规范 GB/T13663 给水用聚乙烯（PE 管材）GJ 3082 污水排入城市下水道水质标准
CJJ 60 城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程 CECS 199 聚乙烯丙纶卷材复合防水工程技术规程
HJ/T 15 环境保护产品技术要求超声波明渠污水流量计 HJ/T 96 pH 水质自动分析仪技术要求 HJ/T 101 氨氮水质自动分析仪技术要求 HJ/T 103 总磷水质自动分析仪技术要求 HJ/T 353 水污染源在线监测系统安装技术规范 HJ/T 354 水污染源在线监测系统验收技术规范
HJ/T 355 水污染源在线监测系统运行与考核技术规范
HJ/T 377 环境保护产品技术要求化学需氧量（CODcr）水质在线自动监测仪 JG/T 193 钠基膨润土防水毯
SL 18-2004 渠道防渗工程技术规范 3 术语和定义
以下术语和定义仅适用于本标准。3.1 人工湿地 constructed wetland 指用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，填充一定深度的土壤或基质（填
料）层，种植芦苇一类的维管束植物或根系发达的水生植物，污水由湿地的一端通过布水管 渠进入，以推流方式与布满生物膜的介质表面和溶解氧进行充分的植物根区接触而获得净 化。人工湿地分为表面流人工湿地和潜流人工湿地，潜流人工湿地又可分为水平潜流人工湿 地和垂直潜流人工湿地。3.2 表面流人工湿地 surface flow constructed wetland 指污水在人工湿地的土壤等基质表层流动，依靠植物根茎与表层土壤的拦截作用以及 根茎上生成的生物膜的降解作用，使污水得以净化的人工湿地形式。
3.3 水平潜流人工湿地 horizontal subsurface flow constructed wetland 指污水从人工湿地的一端进入，在人工湿地床表面下以近水平流方式流动，最后流向 出口，使污水得以净化的人工湿地形式。
3.4 垂直潜流人工湿地 vertical subsurface flow constructed wetland 指污水从人工湿地表面垂向流过基质床的底部或从底部垂直向上流向表面，使污水得 以净化的人工湿地形式。
3.5 人工湿地单元 constructed wetland unit 指由配水系统、集水系统、基质、防渗层及人工湿地植物组成的基本处理单元，通常 人工湿地由一个或多个单元组成。
3.6 孔隙率 porosity 指人工湿地充填基质堆积体积中，基质之间的孔隙体积所占的百分比。按公式（1）计 算：
×100% − ′ = V ε V V „„„„„„„„„„„„„（1）
式中：
ε ——孔隙率，%；
V ——人工湿地基质在自然状态下的体积，包括基质实体及其开口、闭口孔隙，m3； V ′ ——人工湿地基质的绝对密实体积，m3。
3.7 水力停留时间 hydraulic retention time 指污水在人工湿地内的平均驻留时间。潜流人工湿地的水力停留时间按公式（2）计 算，即人工湿地有效容积与平均水量比值：
av Q t V ×ε
= „„„„„„„„„„„„„„„（2）
式中：
t ——水力停留时间，d；
V ——人工湿地基质在自然状态下的体积，包括基质实体及其开口、闭口孔隙，m3；
ε ——孔隙率，%； av Q ——平均水量，m3/d。
3.8 表面有机负荷 organic surface loading 指每公顷人工湿地面积单位时间内负担的五日生化需氧量公斤数。按公式（3）计算：
()()A Q C C A Q C C q in in os 0 1 4 3 10 10 0 1 10 × × − = × × − × = −
−
„„„„„„„（3）式中：
q ——表面有机负荷，kgBOD5/（ha穌）； in Q ——人工湿地污水入流量，m3/d； 0 C ——人工湿地进水BOD5 浓度，mg/L； 1 C ——人工湿地出水BOD5 浓度，mg/L； A ——人工湿地面积，m2。os 3.9 表面水力负荷 hydraulic surface loading 指每公顷人工湿地表面积单位时间内通过的污水体积。按公式（4）计算：
×10−4 = A Q q in hs „„„„„„„„„„„„„（4）
式中：
q ——表面水力负荷，m3/（ha穐）； in Q ——人工湿地污水入流量，m3/d； A ——人工湿地面积，m2。hs 3.10 水力坡度 hydraulic slope 指污水在人工湿地内沿水流方向单位渗流路程长度上的水位下降值。按公式（5）计算：
100% 1 2 ×100% − × = Δ = L H H L i H „„„„„„„„„（5）
式中： i ——水力坡度，%；
ΔH ——污水在人工湿地内渗流路程长度上的水位下降值，m； H ——污水在人工湿地内渗流路程1 处的水位值，m； H ——污水在人工湿地内渗流路程2 处的水位值，m； L ——污水人工湿地内的渗流路程，m。2 3.11 基质 bed filler 指在人工湿地床体内用以提供人工湿地植物与微生物生长并对污染物起过滤、吸收作 用的填充材料，有碎石、卵石、土壤、砂子等。3.12 预处理 pretreatment 指为满足人工湿地进水水质要求，以及保证人工湿地出水水质达到相应标准，在污水 进入人工湿地之前，对原污水进行的污水处理过程。3.13 渗透系数 permeability coefficient 指污水在人工湿地基质或防渗层单位时间内流动通过的距离。按公式（6）计算：
T S S T k S y 1 2 − = Δ
= „„„„„„„„„„„„„（6）
式中：
y k ——渗透系数，cm/s；
ΔS ——污水在人工湿地基质或防渗层流动通过的距离，m； S ——污水在某一时刻T1 时的位移，cm； 2 S ——污水在某一时刻T2 时的位移，cm；
T ——污水通过人工湿地基质或防渗层的时间，s。1 其计量单位通常以 cm/s 表示。3.14 水位 water level 指在人工湿地中水面的位置。4 水量和水质
4.1 工程接纳污水水量设计
生活污水量、工业废水量、雨水量及合流水量的设计应符合GB50014 中3.1、3.2、3.3 的有关规定。
4.2 工程接纳污水水质要求
4.2.1 污水的设计水质应根据调查资料确定，或参照邻近城镇、类似工业区和居民区的水 质确定。无调查资料时，可按GB50014 中3.4.1 的规定设计。4.2.2 人工湿地污水处理工程处理城市下水道污水时，其水质应符合GJ3082 中的有关规 定。
4.2.3 人工湿地污水处理工程作为二级污水处理厂处理城镇排水系统的污水时，其水质应 符合GB8978 中的三级标准。
4.2.4 人工湿地污水处理工程的接纳污水中含有有毒、有害物质时，其浓度应符合GB8978 中《第一类污染物最高允许排放浓度》的有关规定。4.3 人工湿地接纳污水水质要求
表面流人工湿地接纳污水的水质要求可参照GB5084《农田灌溉水质标准》中水作的
有关规定。潜流人工湿地接纳污水的水质要求可参照GB5084《农田灌溉水质标准》中旱作 的有关规定。
4.4 工程出水水质要求
4.4.1 人工湿地污水处理工程的出水水质，根据受纳水体的要求，应符合GB8978 中的有 关规定。
4.4.2 人工湿地污水处理工程作为城镇污水处理厂的建设时，根据受纳水体的要求，应符 合GB18918 中的有关规定。5 总体设计
5.1 一般规定
5.1.1 人工湿地污水处理工程的设计除应遵守本标准外，还应符合国家现行的有关标准和 技术规范的规定。
5.1.2 人工湿地污水处理工程的设计应符合以下原则：
a）应贯彻全过程控制思想，实行清洁生产，从生产工艺的源头消减污染负荷、控制 污染物的产生并减少排放。
b）应优先采用处理效率高、节约能源、节省建设投资的处理工艺。
c）应保证污水处理设施稳定、可靠、安全运行，且易于操作和维护，降低运行费用。d）应重视防治二次污染，保证处理工艺流程完整，不得缺少污泥、恶臭、噪声等污 染治理工程，影响周围生态环境质量。
e）应考虑生产事故等非正常工况时的污染防治应急措施。5.2 工程项目组成 5.2.1 人工湿地污水处理工程的工程项目主要由污水处理构（建）筑物与设备、辅助工程 和配套设施等系统构成。
5.2.2 污水处理构（建）筑物与设备包括：预处理设施、人工湿地、污泥处理、恶臭处理、检测、消毒、计量设施、污水回用等单元。其中，预处理设施、人工湿地、污泥处理、恶臭 处理、检测等单元为主体处理工程，消毒、计量设施、污水回用等单元为一般处理工程。5.2.3 辅助工程包括：厂区道路、围墙、绿化工程，供电系统、给排水、消防、暖通与空 调、建筑与结构等。
5.2.4 配套设施包括：办公室、休息室、浴室、食堂、卫生间等生活设施。
5.3 建设规模
5.3.1 人工湿地污水处理工程建设规模的确定应综合考虑服务区域范围内的污水产生量、分布情况、发展规划以及变化趋势等因素。
5.3.2 人工湿地污水处理工程的建设实施应坚持近期规模为主，远期可扩建规模为辅的原 则，考虑人工湿地形式建设的灵活性，可以预留建设用地。5.3.3 人工湿地污水处理工程的建设规模按以下规则分类： a）小型人工湿地污水处理工程的日处理能力＜1000m3/d。b）中型人工湿地污水处理工程的日处理能力1000m3/d～3000m3/d。
c）大型人工湿地污水处理工程的日处理能力3000m3/d～10000m3/d。d）特大型人工湿地污水处理工程的日处理能力≥10000m3/d。
5.3.4 应根据建设规模确定人工湿地污水处理工程的建设要求，并符合表1 的规定。表1 人工湿地污水处理工程建设要求
建设规模 主体处理工程 一般处理工程 辅助工程 配套设施 小型 按规范设计建设 根据需要选择 根据需要选择 根据需要选择 中型 按规范设计建设 根据需要选择 根据需要选择 根据需要选择 大型 按规范设计建设 按规范设计建设 根据需要选择 根据需要选择 特大型 按规范设计建设 按规范设计建设 按规范设计建设 根据需要选择 注：表1 中的“规范”指本标准。
5.4 场址选择
5.4.1 人工湿地污水处理工程的场址选择应符合当地城镇总体发展规划和环保规划的要 求，符合当地水污染防治、水资源保护和自然生态保护的要求，还应综合考虑交通、土地权 属、土地利用现状等因素。
5.4.2 人工湿地污水处理工程的场址选择应考虑自然背景条件，包括土地面积、地形地貌、土壤、气象、水文以及动植物生态因素等，并进行工程地质、水文地质等方面的勘察。5.4.3 人工湿地污水处理工程的场址宜选择自然坡度为0%～3%的洼地或塘，以及经济价 值不高的荒地。
5.4.4 人工湿地污水处理工程的场址应不受洪水、潮水或内涝的威胁。
5.4.5 人工湿地污水处理工程的场址与居民住宅的距离应符合卫生防护距离的要求，并应 通过环境影响评价和环境风险评价的认定。5.4.6 天然湿地不得直接用于污水处理。5.5 总平面布置
5.5.1 人工湿地污水处理工程应充分利用自然环境的有利条件，按预处理设施和人工湿地 的功能和流程要求，考虑人工湿地在工程所在区域中的景观作用及其出水再利用规划，并结 合地形、风向、地质条件和卫生防护距离等因素，合理安排，紧凑布置。
5.5.2 厂区内生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求合理，并与处 理构筑物保持一定距离。
5.5.3 特大型人工湿地污水处理工程的厂区内应设置通向构筑物和附属建筑物的必要通 道，通道的设计应符合下列要求：
a）主要车行道的宽度：单车道为3.5m～4.0m，双车道为6.0m～7.0m，并应有回车 道。
b）车行道的转弯半径宜为6.0m～10.0m。c）人行道的宽度宜为1.5m～2.0m。
d）通向高架构筑物的扶梯倾角宜采用30，不宜大于 45。°
e）天桥宽度不宜小于1.0m。
f）车道、通道的布置应符合GB50016 中的要求，并符合当地有关部门的规定。
5.5.4 特大型人工湿地污水处理工程的厂区应根据现场条件应设置围墙，其高度不宜小于 2.0m。
5.5.5 厂区的绿化应结合当地的自然条件选择适宜的植物，绿化覆盖率应符合当地城市规 定要求。
5.5.6 厂区的高程布置应充分利用原有地形，符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的要求； 水流宜采用重力流布置，减少污水提升动力消耗。5.5.7 应考虑人工湿地植物的高度与工程各单元的景观协调。
5.5.8 人工湿地污水处理工程的景观建设应遵循和谐、自然、均衡的原则，综合考虑人工 湿地轮廓与不同类型人工湿地搭配、水生植物配置、人工湿地水体景观设计、人工湿地沿岸 辅助设施营建等。工程工艺及人工湿地设计
6.1 工程工艺流程设计原则
6.1.1 人工湿地污水处理工程的工艺流程设计应综合考虑处理水量、原水水质、建设投资、运行成本、排放标准及稳定性等因素。
6.1.2 预处理程度根据具体水质情况与污水处理技术政策，选择一级处理、强化一级处理 和二级处理等适宜工艺，其设计必须符合GB50014 中的有关规定。
6.1.3 预处理设施宜采用悬浮物去除效果较好、投资和运行费用较低的工艺。
6.1.4 采用人工湿地工艺时，应根据不同地区的气候条件、植被类型和地理条件经充分研 究后加以确定，有条件的可通过实验取得相关数据后比较确定。
6.1.5 人工湿地可由单一或多个类型的人工湿地组成，根据处理规模的需要，既可采取分 级串联，也可采取同级并联或更复杂的组合方式。
6.1.6 人工湿地的工艺设计应对污染源控制、污水处理以及污水资源化利用等环节进行综 合考虑，统筹设计，并通过技术经济比较后确定适宜的方案。
6.2 人工湿地水力、有机负荷设计
6.2.1 人工湿地应按五日生化需氧量表面有机负荷确定湿地面积，同时应满足水力负荷要 求。
6.2.2 设计中进水水量必须考虑各种极限情况，如暴雨、洪水、干旱等。同时，人工湿地 应具备10%～20%的超负荷能力，污水进入量应可调节。
6.2.3 人工湿地应以污水入流量及出流量的平均流量作为设计水量： in out av Q Q Q + =，其中，Q Q A(P I ET)out in = + − − „„„„„（7）
式中，av Q ——平均流量，m3/d； in Q ——人工湿地污水入流量，m3/d；
out Q ——人工湿地污水出水量，m3/d； A ——人工湿地面积，m2； P ——降雨量，m3/d； I ——渗透量，m3/d； ET ——蒸发量，m3/d。
6.2.4 各种人工湿地有机负荷设计参数可按表2 选取，用于专门处理工业污水的人工湿地 的设计参数应由实验确定。表2 人工湿地有机负荷设计参数
湿地类型 进水BOD5 浓度（mg/L）BOD5 负荷（kgBOD5/ha穌）处理效率（%）
表面流人工湿地 <50 15～50 <40 水平潜流人工湿地 <100 80～120 45～85 垂直潜流人工湿地 <100 80～120 40～80 6.2.5 污水经预处理设施后进入人工湿地，进水水质宜满足BOD5/CODcr＞0.3 的要求。6.2.6 人工湿地的水力负荷范围可按表3，其具体参数根据预处理程度、水量选取。表3 人工湿地水力负荷设计参数
湿地类型 水力负荷（m3/ha穌）表面流人工湿地 <1000 水平潜流人工湿地 150～5000 垂直潜流人工湿地 300～10000 6.2.7 垂直潜流人工湿地宜用于处理氨氮含量较高的污水。
6.3 人工湿地几何尺寸设计
6.3.1 潜流人工湿地设计中如采用多个人工湿地单元时，独立单元面积不宜大于800m2。6.3.2 表面流人工湿地的单元长宽比宜控制在3:1 以上，潜流人工湿地的单元长宽比宜控 制在3:1 以下。对于长宽比小于1 或不规则的潜流人工湿地，应考虑人工湿地均匀布水和集 水的问题。
6.3.3 规则的潜流人工湿地单元的长度宜为20m～50m。不规则人工湿地的设计，应考虑 尽量减少死角的问题。
6.3.4 潜流人工湿地的深度应大于植物根系所能达到的最深处，保证人工湿地单元中植物 的生长及必要的好氧条件。6.3.5 通常以植物根系深度考虑人工湿地水深的初步设计值。在设计暴雨径流湿地时，还 应考虑雨季的超高水位，此时淹没的最大深度应保证大部分植物能够生存并发挥其功能。表 面流人工湿地的水深宜控制在0.3m～0.5m，潜流人工湿地水深宜控制在0.4m～1.6m。6.3.6 对于潜流人工湿地，水位控制应满足如下要求：
a）人工湿地接纳最大设计流量时，其进水端不能出现雍水现象，防止发生表面流。b）人工湿地单元中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀。6.4 人工湿地水力参数设计
6.4.1 表面流人工湿地的底坡取值不宜大于0.5%，潜流人工湿地的底坡宜为0.5%～1%，具体应根据所采用的基质来确定。
6.4.2 表面流人工湿地的总水力停留时间宜为4d～8d，潜流人工湿地的水力停留时间宜为 2d～4d。
6.5 人工湿地单元布局与分区设计
6.5.1 人工湿地总面积和构造形式确定后，应考虑与场所的边界和轮廓相适应，尽量减少 土方搬运量和人工湿地单元之间的运输量，合理布设人工湿地单元。
6.5.2 确定人工湿地单元数目时，应考虑到运行的稳定性、易维护性和地形的特征。6.6 人工湿地进水、出水设计
6.6.1 人工湿地进水系统的设计应保证配水的均匀性。表面流人工湿地的进水系统可采用 一个末端开口的管道、渠道或带有闸门的管道。潜流人工湿地的进水系统可采用铺设在地面 和地下的多头导管、与水流方向垂直的敞开沟渠以及简单的单点溢流装置。
6.6.2 人工湿地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。
6.6.3 潜流人工湿地出水系统的设计可采用沟排、管排、井排等方式，设计时必须考虑受 纳水体的特点、人工湿地的布置及场地的原有条件。
6.6.4 对严寒地区，进、出水管的设置必须考虑防冻措施，并在潜流人工湿地单元的进出 水管上设置阀门，底部设放空阀。
6.6.5 人工湿地出水量较大且跌落较高时，应设消能设施。6.7 人工湿地植物选择与种植要求
6.7.1 人工湿地植物的选择，应根据其耐污性、生长能力、根系的发达程度以及经济与美 学价值等因素，同时宜采用当地品种，保证对当地气候的适应性。
6.7.2 人工湿地的设计中，应尽可能增加植物的多样性、提高对污水的处理性能、延长使 用寿命。
6.7.3 人工湿地种植土壤的质地宜为粘土～壤土、土壤厚度为20cm～40cm，渗透系数为 0.025cm/h～0.35cm/h。可就近采用当地的表层种植土，如当地原土不适宜人工湿地植物生 长时，则需进行置换。
6.7.4 人工湿地可选择的挺水植物有芦苇、茭白、水葱、菖蒲、香蒲、灯心草等，浮水植 物有凤眼莲、浮萍、睡莲等，沉水植物有伊乐藻、茨藻、金鱼藻、黑藻等。人工湿地可选择 一种或几种植物作为优势种搭配栽种，并根据环境条件和植物群落的特征，按一定比例在空 间分布和时间分布方面进行安排，达到生态系统高效运转，稳定可持续利用的要求。
6.7.5 人工湿地植物的栽种/移植可包括根幼苗移植、种子繁殖、收割植物的移植以及盆栽 移植等。
6.7.6 人工湿地种植植物的最佳时间是春季或初夏，夏末或初秋种植也可。若要在种植的 第一年启动人工湿地，可在生长季节结束前或霜冻期来临前3 个月～4 个月进行种植。6.7.7 人工湿地植物的插植密度不得小于3 株/m2，潜流人工湿地植物的种植密度宜为9 株/m2～25 株/m2。
6.8 人工湿地防堵塞设计
人工湿地防堵塞设计时，应综合考虑污水的悬浮物浓度、有机负荷、投配方式、基质 粒径、植物、微生物、运行周期等因素。可采用以下方法降低堵塞的几率： a）可采用厌氧水解酸化作为预处理设施，提高污水的可生化性。
b）可对污水进行预曝气，提高人工湿地基质中的溶解氧，更好地发挥微生物的分解 作用，防止土壤中胞外聚合物的蓄积。
c）选择合适的基质粒径及级配，基质粒径及级配的选择应在保证净化效果和防止堵 塞两者之间选择一个平衡点。
d）设计潜流人工湿地时，应考虑单元堵塞问题，应设置清淤装置。
6.9 工程计量设计
6.9.1 人工湿地污水处理工程的污水、污泥的计量宜考虑水头损失小、精度高、操作简单、便于管理，不宜沉积杂物的装置，一般可采用电磁流量计、超声波流量计、巴氏流量槽等。6.9.2 人工湿地应在入水处和出水处安装计量装置，流量计量方式宜根据输水设施而定。6.10 工程消毒要求 6.10.1 人工湿地污水处理工程作为城镇污水处理厂时，应设置消毒设施。
6.10.2 人工湿地污水处理工程的消毒设施和有关建筑物的设计，应符合GB50013 中的有 关规定。
6.10.3 在特殊情况，如传染病暴发或对病菌有较高出水要求时，应对出水进行消毒处理。消毒要求应符合GB50014 中的有关规定。6.11 工程污水回用要求
人工湿地污水处理工程的出水作为再生水利用时，应符合GB50335 中的有关规定。6.12 工程突发事故应急措施
6.12.1 人工湿地污水处理工程进水水质超标时，应减少进水水量，将总污染负荷控制在设 计范围内。
6.12.2 预处理设施和人工湿地都应设置溢流系统。水量超过处理能力时，预处理设施和人 工湿地的溢流系统可单独使用，也可同时使用。
6.12.3 突发暴雨时，暴雨的水量如在工程处理能力与溢流系统的水量控制范围内，则可以 正常运行；暴雨的水量如在工程处理能力和溢流系统的水量控制范围之外，则工程正常处理 和溢流系统的水量之外的过量雨水应通过分流措施排走。
6.12.4 人工湿地污水处理工程宜备用发电机，在突然停电时使用。如没有备用发电机，须 手动关闭总进水阀门，开启分流阀门。
6.12.5 人工湿地单元发生故障时，应关闭故障人工湿地单元，增加非故障人工湿地单元的 进水量。如遇到整个人工湿地不能运行时，应通过人工湿地的分流措施将污水排出。6.13 工程二次污染物控制措施
6.13.1 一般规定
6.13.1.1 人工湿地污水处理工程运行过程中，产生的恶臭、噪声、污泥及残渣等污染物的 防治，应符合国家现行的环境保护法规和标准中的有关规定。
6.13.1.2 制订人工湿地污水处理工程的二次污染物治理措施前应落实污染源的特性和产 生量。
6.13.2 恶臭治理
6.13.2.1 在预处理设施的恶臭产生位置应设置恶臭收集设备并进行集中除臭处理。
6.13.2.2 大型和特大型规模的人工湿地污水处理工程的预处理设施构筑物宜采取全密闭 收集措施。
6.13.2.3 人工湿地产生的恶臭气体可利用人工湿地植物及绿化植物吸收处理。
6.13.2.4 人工湿地污水处理工程的恶臭气体排放浓度应符合GB16554 中的有关规定。6.13.3 噪声和振动防治 6.13.3.1 应采取隔声、消声、绿化等降低噪音的措施，厂界噪声应达到GB12348 中的有 关规定。
6.13.3.2 设备间、鼓风机房等机械设备的噪声和振动控制的设计应符合GB50040和GBJ87 的规定。
6.13.4 污泥处理与处置
6.13.4.1 预处理设施产生的污泥处理与处置设计应符合GB50014 中的有关规定。6.13.4.2 潜流人工湿地内部产生的污泥可定期采用清淤设施排至预处理设施处。7 主要设备及材料
7.1 工程设备与材料要求
人工湿地污水处理工程的预处理设施、污泥处理、恶臭处理、检测、消毒、计量设施、污水回用等单元的设备与材料应符合国家相关标准的有关规定。
7.2 人工湿地基质选择
7.2.1 基质的选则应根据基质的机械强度、表面积、稳定性、孔隙率及表面粗糙率等因素 确定，且应满足下列条件： a）具有一定的机械强度。
b）空间体积及形态方面，基质提供的表面积尽可能大。c）具有一定的生物、化学及热力学稳定性。
d）具有一定的孔隙率及表面粗糙率。
e）应对固定微生物无害、无抑制作用，不得显著影响固定微生物的生物活性。f）从经济角度讲，基质应具有可再用性。
g）应根据不同基质的亲、疏水性及表面电性，合理选择基质，可采用单一的基质层 或几种基质搭配组合。
7.2.2 人工湿地基质应采用多种材质，应从选料、洗料、堆放、撒料四个方面加以控制。7.2.3 所选基质必须过筛，达到设计要求的粒径范围。保证填筑材料的含泥（砂）量和填 料粉末含量小于设计要求值。
7.2.4 基质选择应本着就近取材的原则，可采用沙、石混合作为常用基质。
7.2.5 人工湿地种植土壤应采用松软粘质壤土，不得使用板结土壤，种植土壤的深度应保 证不低于20cm，土壤中不得含有石块等硬物。
7.2.6 潜流人工湿地基质系统的孔隙率宜控制在30%～45%。7.3 人工湿地防渗材料选择
7.3.1 人工湿地处理污水时，必须要有完备的防渗措施。防渗层的渗透率要低于10-6cm/s，防渗层宜采用黏土层，也可采用聚乙烯薄膜等其他建筑工程防水材料。对处理雨水的人工湿 地也可不采用防渗层，处理后的雨水直接水体或补充地下水。
7.3.2 单体防渗的设计、施工、测验和管理应符合SL18-2004 中的有关规定。7.3.3 当防渗工程采用钠基膨润土防水毯作为防水材料时，可参照JG/T193 执行。7.3.4 当防渗材料选用聚乙烯丙纶卷材等建筑材料时，可参照CECS199 执行。7.4 人工湿地管材设计
7.4.1 人工湿地内部管材选用PVC 或PE 管时，应按GB/T13663 规定执行。7.4.2 人工湿地的管材防腐应符合GB50046 中的规定。7.5 人工湿地闸阀及其它要求
7.5.1 阀门的设计应满足国家相关制造标准中的规定。
7.5.2 阀门选用应满足耐腐蚀性强、密封性好、操作灵活等特点。
7.5.3 水位控制闸板、可调堰及格栅等采用非标设计时，应考虑材质、控制方式、防腐及 耐用等几方面。
7.5.4 人工湿地总排放管入地表水体时应优先考虑采用橡胶缓闭逆止阀。8 检测与过程控制
8.1 检测
8.1.1 人工湿地污水处理工程设计应根据工程规模、工艺流程、运行管理要求确定检测和 控制内容。
8.1.2 大型和特大型人工湿地污水处理工程应设标准化验室，中、小型的人工湿地污水处 理工程可在污水处理车间内附属设置化验室或化验台。
8.1.3 化验室或化验台应按照检测项目配备相应的检测仪器。
8.1.4 应对人工湿地的流量、水位、水质和一些生物学参数进行日常检测。对其它项目也 要进行定期检查，如维修水泵、围堰、控制结构，管理植物，清除无机沉积物等。表4 人工湿地成功运行所需的检测内容
参数 取样位置 取样频率
所有系统：温度、DO、pH 值进水、出水 每周 16 城市污水处理系统：BOD5、TSS、Cl-、SO4 2-进水、出水 每月
工业污水处理系统：COD、TSS 进水、出水每月 雨水处理系统：TSS 进水、出水每月 视需要监测：NOx-N、NH4 +-N、TKN、TP、金属、毒性物质进水、出水 每月
污水流量 进水、出水 每天 降雨量 人工湿地附近每天 水的波动 人工湿地内 每天 植被覆盖率 人工湿地内 每年
8.2 自控
8.2.1 安装在线监测系统的，应符合HJ/T353、HJ/T354 和HJ/T355 的规定。
8.2.2 所用监测仪器应符合HJ/T15、HJ/T96、HJ/T377、HJ/T101、HJ/T103 等的规定。8.2.3 全厂的控制系统宜划分为若干个单元，各单元由可编程序逻辑控制器（PLC）控制，PLC 根据工艺参数自动监控各运行设备。
8.2.4 在中控室通过计算机与PLC 联网，实时显示运行工况、实时向PLC 传送调整设备 运行状态的指令、建立数据库并储存记录运行中各参数、指标等资料。
8.2.5 现场控制设备通过“手动/自动”选择开关进行切换，可由现场开关直接控制设备，必须将现场控制模式作为最高优先级的控制模式以保证现场操作的安全。9 辅助工程
9.1 电气系统
9.1.1 人工湿地污水处理工程的供电方式应根据用电要求，与当地电力部门协商确定。9.1.2 人工湿地污水处理工程的低压配电设计应符合GB50054 的有关规定。9.1.3 人工湿地污水处理工程的供配电系统应符合GB50052 的有关规定。
9.1.4 人工湿地污水处理工程的施工现场供用电安全应符合GB50194 的有关规定。9.1.5 人工湿地污水处理工程的供电设计应符合GB50053 的有关规定。9.1.6 人工湿地污水处理工程的照明设计应符合GB50034 中的有关规定。9.2 给水、排水和消防 9.2.1 给水
9.2.1.1 人工湿地污水处理工程应有可靠的供水水源和完善的供水设施。供水设计应符合 GB50015 的有关规定。9.2.1.2 人工湿地污水处理工程给水管网宜采用生活给水和消防给水联合供水系统。9.2.2 排水
9.2.2.1 雨水量设计重现期应符合GB50014 中的有关规定。
9.2.2.2 人工湿地污水处理工程的生活污水应统一收集，与污水一并进行处理。9.2.3 消防
9.2.3.1 人工湿地污水处理工程消防设施的设置必须满足场区消防要求。9.2.3.2 人工湿地污水处理工程管理区应符合GB50016 中有关规定。9.2.3.3 消防器材的设置应符合GB50140 中有关规定，并定期检查、验核消防器材效用，做到及时更换。
9.3 采暖、通风与空调
9.3.1 建筑物的采暖与空调的设计应符合GB50019 的有关规定。
9.3.2 当建筑物的机械通风不能满足工艺对室内温度、湿度要求时，应设空调装置。9.4 建筑与结构
9.4.1 建筑的造型应简洁、新颖，并与周围环境相协调。厂房的平面布置和空间布局应满 足工艺设备布置要求，同时应考虑今后生产发展和技术改造的可能性。9.4.2 建筑物抗震等设计应符合GB50011 的有关规定。9.4.3 建（构）筑物结构设计应符合GB50069 的有关规定。10 施工与环境保护验收 10.1 施工
10.1.1 人工湿地污水处理工程的施工应符合国家关于施工的资质、施工程序及施工管理文 件的要求。
10.1.2 人工湿地污水处理工程的施工应符合国家相关的标准和规范要求。
10.1.3 施工单位除遵守相关的施工技术规范以外，还应遵守国家有关部门颁布的劳动安全 及卫生、消防等国家强制行标准。
10.1.4 人工湿地污水处理工程施工中使用的设备、材料、器件等应符合相关的国家标准，并应取得供货商的产品合格证后方可使用。
10.1.5 人工湿地污水处理工程按设计文件进行建设，对工程的变更应取得设计单位的设计 变更文件后再进行施工。
10.1.6 人工湿地污水处理工程建在荒地时，前期准备的主要任务是清除场地。清除工程应 包括运走场地内的建筑垃圾、树木以及其他障碍物等。10.1.7 对于新建的人工湿地污水处理工程，地形平整后，应根据设计形成的人工湿地单元，分单元进行挖掘，将场地挖到设计深度，平整夯实。场地达到设计坡度后，进行防渗处理，防渗施工结束后，需进行渗透试验，确保其防渗效果。
10.1.8 人工湿地防渗材料采用低密度聚乙烯，敷设时应由专业人员用专业设备进行专业焊 接，焊接结束检查合格后方可铺设基质。人工湿地穿墙管处应对防渗膜做局部处理，防止漏 水。
10.1.9 人工湿地周边护坡宜采用夯实的土壤构建。围堰的核心可进行适当的处理，如填充 砖石、混凝土等，防止一些动物的破坏。围堰夯实过程中，必须考虑土壤的湿度，不得在阴 雨天施工。围堰建成后，应进行表面防护，如种植护坝植被。
10.1.10 人工构筑湿地要求基础具有一定的稳定性。如基础所在的部位原土为有机土壤或 高黏土含量的土壤时，应将土清除，回填坚实基础材料。
10.1.11 潜流人工湿地单元的四周墙体可采用砖砌或混凝土浇筑，其设计应符合GB50003 或GB50070 中的有关规定。
10.1.12 人工湿地使用砾石作为基质时，使用前应对砾石进行级配、清洁，去除杂质。10.1.13 潜流人工湿地种植土表层高于设计地坪时，应在人工湿地周边进行护坡。坡度宜 为4:1～2:1。
10.2 环境保护验收
10.2.1 人工湿地污水处理工程环境保护验收按《建设项目竣工环境保护验收管理办法》的 规定进行。
10.2.2 在生产试运行期间应对其进行性能试验，性能试验报告应作为环境保护验收的重要 内容。
10.2.3 人工湿地污水处理工程性能试验包括：功能试验、技术性能试验、设备和材料试验。其中，技术性能试验至少应包括以下项目： a）处理污水量。
b）污水污染物的去除率。c）污泥的处理情况。d）电能消耗。
10.2.4 人工湿地污水处理工程环境保护验收的主要技术依据包括： a）项目环境影响报告书审批文件。b）各类污染物环境监测报告。c）批准的设计文件和设计变更文件。d）污水处理性能试验报告。
e）试运行期间污染物连续监测报告。
f）完整的启动试运行、生产试运行记录。
10.2.5 经竣工环境保护验收合格后，人工湿地污水处理工程方可正式投入使用运行。11 劳动安全与职业卫生 11.1 一般规定
11.1.1 人工湿地污水处理工程在设计、施工和生产过程中，必须高度重视劳动安全问题，采取有效的应对措施和各种预防手段，严格执行国家相关法律法规和部门规章及标准。11.1.2 建设单位必须在人工湿地污水处理工程建成运行的同时，保证安全和卫生设施同时 投入使用。
11.2 安全与卫生
11.2.1 可根据人工湿地污水处理工程的特点，设置安全通道，供厂外人员参观。11.2.2 人工湿地污水处理工程应设置必要的照明系统。
11.2.3 在设备安装和检修时应有相应的保护措施。
11.2.4 加强员工的安全防护意识，操作人员必须佩戴必要的劳保用品。
11.2.5 各岗位操作人员和维修人员必须经过岗前培训，经考核合格后持证上岗，并应定期 进行教育培训。
11.2.6 操作人员必须严格执行本岗位安全操作规程。
11.2.7 严禁非本岗位操作人员擅自启、闭本岗位设备，管理人员不允许违章指挥。
11.2.8 建立并严格执行定期和经常的安全检查制度，及时消除事故隐患，特别是秋冬季节 的防火安全。12 运行与管理
12.1 总则
12.1.1 为加强人工湿地污水处理工程的设备管理、工艺管理和水质管理，保证污水处理厂 安全运行，制订本运行管理要求。
12.1.2 人工湿地污水处理工程的运行应符合CJJ60 中的有关规定，同时还应符合国家现行 有关标准的规定。12.2 运行条件
12.2.1 必须具有经过培训的技术人员、管理人员和相应数量的操作人员。12.2.2 具有完备的保障污水安全处理的规章制度。
12.2.3 具有保障人工湿地污水处理工程正常运行的周转资金和辅助原料。12.2.4 具有负责污水处理效果监测、评价工作的机构和人员。
12.3 机构设置与劳动定岗、定员
12.3.1 人工湿地污水处理工程运营机构的设置应以精简高效、安全生产、提高劳动生产率 为原则，做到分工合理、职责分明。
12.3.2 人工湿地污水处理工程的劳动定员可分为生产人员、辅助生产人员和管理人员。管 理人员应包括技术人员和安全管理人员。
12.3.3 人工湿地污水处理工程的劳动定员应按定岗定量的原则合理确定。
12.4 人员与运行管理
12.4.1 人工湿地污水处理工程的操作人员、技术人员及管理人员应进行相关法律法规、专 业技术、安全防护、应急处理等理论知识和操作技能的培训。
12.4.2 人工湿地污水处理工程应建立生产设施运行状况、设施维护等的登记制度。12.4.3 各岗位的操作人员应按时做好运行记录，数据应准确无误。
12.4.4 为保证人工湿地污水处理工程生产活动安全有序进行，必须建立严格的交接班制 度。
12.5 人工湿地的启动
12.5.1 人工湿地的启动应经历两个阶段：系统调试、植物复活、根系发展的不稳定阶段以 及植物生长成熟、处理效果良好的稳定成熟阶段。
12.5.2 潜流人工湿地在启动阶段，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。按设计流量运行三个月后，将水位降低至距床底0.2m 处，以促进芦苇等 植物根系向深部发展。待根系深入到床底后，再将水位调节至地表下0.2m 处开始正常运行。12.6 人工湿地的管理
12.6.1 应加强植物管理，保证人工湿地水生植物的密度及良性生长。
12.6.2 植物系统建立后，必须由污水连续提供养分和水，保证植物多年的生长和繁殖。12.6.3 应避免植物在高浓度毒性物质的作用下受损害。12.6.4 应对死亡植物及时补种，保证植物的处理能力。12.6.5 秋季应考虑周期性收割枯死植物和去除表面枯枝落叶。
12.6.6 杂草的控制可采取调节水位和人工拔除的方式，既要保证高效植株的生长优势，又 要适当保持杂草的生长，维系生态系统的平衡。
12.6.7 人工湿地设计、建造时，应考虑引进有益生物和控制有害生物之间的生态平衡。野 生生物的控制应因地制宜，综合考虑地理位置、污染物种类、人工湿地设计和管理要求等各 种因素。
12.6.8 人工湿地必须对蚊蝇加以控制。充足的食蚊鱼数量可控制蚊蝇，以及食吃掉蚊蝇幼 卵。在北方气候食蚊鱼很少生存下，可通过化学或生物药剂进行控制蚊蝇。
12.6.9 除草剂、杀虫剂的使用可改变人工湿地的生态功能，对出水水质不利，不宜在人工 湿地中使用除草剂、杀虫剂。
12.6.10 应定期清理湿地内部沉积物。
12.7 北方低温环境运行措施
12.7.1 应适时收割人工湿地植物的地上部分，改善冬季人工湿地的出水水质。
12.7.2 人工湿地植物的收割时间宜选择在秋末初冬植物枯萎后。应先降低人工湿地内的水 位，待表土干燥后再进行收割，避免工人操作时破坏湿地土壤。12.7.3 冬季应做好人工湿地的保温措施。
12.7.4 定期做人工湿地冻土深度测试，掌握人工湿地的运行状况。12.7.5 冬季可考虑强化预处理以减轻人工湿地污染负荷。12.8 人工湿地运行防止堵塞措施
12.8.1 启动清淤系统，定期清淤。
12.8.2 间歇运行。人工湿地间歇运行和适当的湿地干化期，保证基质一定的好氧状态，避 免胞外聚合物的过度积累，防止基质堵塞。12.8.3 对污水进行曝气。
12.8.4 更换人工湿地局部的基质，这种方法可以有效的恢复人工湿地的功能。附 录 A（规范性附录）符 号
ε ——孔隙率；
V ——人工湿地基质在自然状态下的体积，包括基质实体及其开口、闭口孔隙； V ′ ——人工湿地基质的绝对密实体积； t ——水力停留时间； V ——湿地容积； av Q ——平均水量； os q ——表面有机负荷；
0 C ——人工湿地进水BOD5 浓度； 1 C ——人工湿地出水BOD5 浓度； A ——人工湿地面积； hs q ——表面水力负荷； i ——水力坡度；
ΔH ——污水在人工湿地内渗流路程长度上的水位下降值； H ——污水在人工湿地内渗流路程1 处的水位值； 2 H ——污水在人工湿地内渗流路程2 处的水位值； L ——污水人工湿地内的渗流路程； y k ——渗透系数； 1 ΔS ——污水在人工湿地基质或防渗层流动通过的距离； S ——污水在某一时刻T1 时的位移； 2 S ——污水在某一时刻T2 时的位移；
6.季节性运行人工湿地处理生活污水研究 篇六
1 人工湿地的概念与类型
人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统,它是一种由人工建造和监督控制的、类似沼泽地的地面[1],利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用[2]。
人工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污水处理性能好、成活率高、抗水性强、生产周期长、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,对污水进行处理。
人工湿地根据建造的目的不同可分成四大类:①人工生境湿地,如自然保护区协助天然湿地用于生物多样性的保护;②人工抗洪湿地,如长江、淮河流域用于控制洪水或泄洪的区域;③人工水产湿地,如用于渔业的水产养殖区域;④人工处理湿地,如污水处理中用于污水污物处理。
人工湿地根据污水在其中的流动方式可分为三类:①水面式人工湿地(FWS);②垂直流人工湿地(VFW);③潜流型人工湿地(SFS)。水面式人工湿地系统中,废水在湿地的土壤表层流动,水深较浅(一般为0.1-0.6m),冬季表面会结冰,夏季会滋生蚊蝇、散发臭味。潜流型人工湿地系统中,废水在湿地床的表面下流动,首先可以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;其次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。
人工湿地根据湿地中主要植物的类型可分为三类:①浮水植物人工湿地系统,主要利用浮水植物去除废水中的N、P和提高传统稳定塘的处理效率;②沉水植物人工湿地系统,主要运用于初级处理和二级处理后的精度处理;③挺水植物人工湿地系统,目前利用最多的人工湿地系统。
2 人工湿地的处理机理
2.1 人工湿地的构造
人工湿地主要由五部分组成[3]:具有透水性质的基质,如土壤、砂、砾石、卵石等;水体,如基质表面上或下流动的水;植物,如芦苇、凤眼莲、水花生等适合在饱和水和厌氧基质中生长的植物;动物,如无脊椎动物和脊椎动物;微生物,如好氧和厌氧微生物。
2.2 人工湿地的土壤的净化机理
土壤是湿地的基质与载体,其去污过程实际是离子交换、专性与非专性吸附、鳌合作用、沉降反应等。土壤对污水中的P和重金属的净化,其反应过程就如上述,其反应产物最终吸附或沉降在土体内,从而使土体内这些元素的含量急剧升高,几年之后即可高达进入湿地污水浓度的10~10000倍以上。植物根系的吸收、滞留与腐烂,土体内无机与有机成份对金属的强烈固持可能是土壤具有强大聚积能力的原因。土壤吸附金属的量在表层深10cm的范围内不会随深度增加而有明显下降。湿地的一个重要特征是存在一个好氧和厌氧界面,从而使土体内的氧化还原电位(Eh)变幅高达1000mv(-300~-700 mv),而旱地土壤的Eh变幅一般为(400~-700 mv)。这表明湿地土壤能比旱地土壤发生更多的氧化还原反应,如有机物的降解反应、金属氧化物的还原反应,硝化-反硝化反应,产沼反应等。
2.3 人工湿地对有机物的去除
人工湿地对有机物有着较强的降解能力。污水中的不溶有机物主要通过湿地的沉淀、过滤作用截留在湿地中,可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物降解过程而被分解去除。生物降解过程主要通过好氧和厌氧代谢使污水中的BOD和COD得到降低。好氧代谢为:
复杂有机物+O2﹣CO2+H2O+稳定物
其中稳定物被微生物用于自身细胞合成。厌氧代谢过程较慢,只能用于去除少量BOD和COD,即:
复杂有机物﹣CO2+CH4+不稳定产物。
2.4 人工湿地对SS的去除
污水中可沉降的SS,主要依靠湿地系统中的物理沉降作用去除。由于湿地中水的流动极其缓慢,水位较浅,加上植物茎杆的阻挡作用,SS在进水口几米内能有效地去除。实验表明,几乎所有的固体物在系统最初的去除率达到50%以上。胶体状的SS,主要依靠微生物的作用、填料渗滤作用去除。
2.5 人工湿地对N的去除
氮是植物生长不可缺少的一种元素,污水中的无机氮通常包括N-N和NO-N,它们均可以被湿地中植物吸收,合成植物蛋白质,最终通过植物的收割从湿地中得以去除。氮在湿地系统中呈现一个复杂的生物地球化学循环,包括了七种价态的多种转换,氮的转换是受土壤氧化还原特性的影响、微生物分解的复杂过程。人工湿地N的去除和湿地系统的设计、植物种类、植物根部环境的化学性质、植物摄取量、可利用碳源等条件相关。人工湿地中N的去除还依赖于污水在湿地中的停留时间。湿地中N的循环主要通过一系列复杂生物化学作用方式发生,它包括直接转化成氮氧化物及其他矿物质结合起来。硝化、反硝化是人工湿地中去除N的一种重要途径,植物输送氧气到达底部根区,在根区联合形成好氧区,N在微生物作用下进行氨氮的硝化过程:NH4+-NO2--NO3-。在远离根区的部位,NO3-由于缺氧环境进行反硝化过程,从而使N以气体形式除去,即:NO3-―NO2-―N2O―N2。湿地底部有机物的分解、生物降解、底部较低的溶解氧浓度及充足的有机物作碳源,这些都为反硝化过程创造了条件。
2.6 人工湿地对P的去除
污水中磷的存在形态,取决于污水中磷的类型,最常见的有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷酸盐等。人工湿地系统对磷的去除主要是通过植物的吸收、微生物的去除作用和填料的吸收过滤等几方面共同完成。氮和磷是植物生长的必要元素,污水中的无机磷在植物的吸收和同化作用下,被合成ATP等有机成分,通过收割植物而从系统中去除。湿地床用沙做填料时,磷的去除主要依靠砂石对磷的吸附作用,而衡量砂对磷的去除能力的重要指标为砂石中钙的含量;当填料中含有较多铁、铝氧化物时,磷酸根可通过配位体交换被吸附到铁和铝离子表面,也有利于形成溶解度很低的磷酸铁和磷酸铝;去除反应为:
5Ca2++3Po43-+CH-Ca3(PO4)3OH
Al3++PO43--AlPO4
Fe3++PO43--FePO4
3 人工湿地去除效果的影响因素
3.1 温度
研究表明[4],夏季的氮、磷去除效果要明显好于冬季。这主要由于异养细菌的生物量发生季节性变化引起的,也可能是因为冬季氧传递受冰冻层限制,低温低氧制约了硝化细菌作用引起的。硝化作用所需的温度至少在5-7℃[5]。
3.2 污水停留时间
人工湿地的处理效果与停留时间有着密切的关系。停留时间过短,不能给净化提供足够的时间,停留时间过长有可能引起滞留和厌氧。
Huang等研究指出[6],湿地中NH4+与TKN的降解量是污水在床体中停留时间的函数,它们随停留时间的增加呈指数增长,而NH4+与TKN的去除率与进水浓度无关。Maehlum等实验表明[7],增加停留时间能减少人工湿地受温度和季节的影响。
3.3 水力负荷
水力负荷是人工湿地的一个重要设计参数。合适的水力负荷值视特定的气候、土壤条件及种植植物的类型等因素而定。水力负荷的取值也受到BOD5负荷及蒸发率的影响。
研究表明[8],人工湿地最佳水力负荷取值范围在187m3/(d.hm2)~374m3/(d.hm2)。芦苇湿地的水力负荷应在6cm/ d以下,有机负荷应在80Kg/(d.hm2)以下,停留时间宜为4-6d。[9]
3.4 pH
大量研究表明,pH对人工湿地中微生物去除氮磷等营养物质有较大影响。K.R.Reddy等研究发现,在酸性和中性条件下,根区附近的亚硝化细菌和硝化细菌活动增强,其中硝化作用占主导地位;而当处于碱性条件下时,NH3的蒸发作用以及可溶性磷酸盐的化学沉淀作用就占主导作用,从而影响了湿地对氮、磷的去除。[10,11]
4 人工湿地工艺
人工湿地工艺流程按照进水方式分为:推流式、阶梯进水式、回流式和综合式4种。阶梯进水可以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,增加水中溶解氧并减少出水中可能的臭味;出水回流还可促进填料床的硝化和反硝化作用,采用低扬程泵,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中部,以减轻填料床前端的负荷。
人工湿地工艺流程按照处理规模大小分为:单一式、并联式、串联式和综合式。
5 人工湿地常用水生植物
5.1 芦苇
芦苇是挺水植物中使用频率最高的。芦苇具有根茎大、繁殖能力强等特点,常成大面积单优种群。芦苇对各类污染物均有较强的抗性和净化能力。它可以清除水体中污染的有机物、石油产品、重金属等。
5.2 凤眼莲(水葫芦)
凤眼莲也是一种治理污水的水生漂浮植物。它不扎根而漂浮在水面,可在不同深度的水中生长。他的繁殖力特强,其种群在整个生长季节迅速扩展,可以连续进行收获。凤眼莲对各类污染物均有较强的抗污净化能力,每单位干物质的矿质吸收率,在植物迅速生长时也大大增加。污水滞留27.5h就可以有效去除70%BOD5,70%COD,60%NH4-N,65%PO4-P和99%肠细菌。
5.3 水花生(水芹菜)
水花生对低浓度污水有显著的净化能力,其原因主要是污水中含有一定供水花生植物生长的N、P等营养物质,水花生种植到污水中,10d左右的时间由于根部充分吸收,可使其增长量急剧上升,而使污水得以净化。
5.4 水葱
水葱具有庞大的气腔和强大的根状茎,且植株表面有一层蜡纸,能增强对污水的抗性,因此生命力较强。水葱对有机物资特别是含酚废水的降解能力很强,他通过体内的生理活动,将酚类化合物转化为糖苷而解毒。
5.6 浮萍和金鱼草
浮萍和金鱼草等具有吸收锌等重金属的能力。将浮萍和金鱼草放在含锌的污水中27-28d的后,它们都吸收了大量的锌。
6 铁路污水处理现状
由于铁路点多线长的行业特点,铁路沿线站区或住宅小区大都远离城市、在相对偏僻的地域,其排水系统通常不在城市市政管网覆盖的范围以内。以昆明铁路局为例,全局共有264个给水站,具有单独污水处理系统的也只有3个,除昆明附近能进入城市污水处理系统的其余大部分都未进行处理。伴随铁路对环境保护的日益重视,使污水达标排放,就必须单独设立污水处理系统。传统污水处理模式不适合铁路沿线站区或住宅小区污水处理,因此结合铁路特点的污水处理系统研究极为迫切。
铁路站区或沿线住宅小区污水主要于生活污水为主,由于大部分不含工业废水,其水质要优于城市污水。比如昆明铁路局广通、罗平、宣威等站区生活污水的水质主要指标为:COD≦650mg/l、BOD5≦220mg/l、SS≦180mg/l、pH=5.5-9.5。其水质、水量的特点大致为:①水量较小。由于受站区或住宅小区规模限制,其排水量及要求的回水量都比较小,一般处理量变化范围为30-1500m3/d。②水质、水量变化较大,污染物浓度较低,污水可生化性好。
铁路站区或住宅小区污水经过化粪池、初沉池等初级处理后,水质远不能达标,必须经过生物二级处理和过虑消毒处理后,方可达到中水回用和达标排放的标准。考虑铁路站区或住宅小区污水处理量小、污染物浓度的、土地利用率高、投资省、运行费用低、环境美化、管理水平不高等因素,在进行工艺设计时我们需要尽量选择用操作管理自动化、运行操作简单方便等工艺。
人工湿地系统的工程造价和运行费用基本为活性污泥法的1/10~1/2。人工湿地处理系统单位污水用地略高于传统污水处理厂,而单位污水投资略低于传统污水处理厂,但单位水处理费用、单位污水耗电明显低于传统污水处理厂。如:人工湿地处理厂(单位污水投资450-550元/m3,单位污水处理费0.1-0.2元/m3,单位耗电0.12-0.25度/m3,单位污水用地1.8-2.5m2/m3。)传统的活性污泥法(单位污水投资550-950元/m3,单位污水处理费﹥0.20元/m3,单位耗电0.13-0.7度/m3,单位污水用地1.0-2.0m2/m3。)
7 结语
铁路沿线站区具有闲置土地相对较多、绿化环境较少等特点。而人工湿地系统是一个完整的生态系统,它形成了内部的良好的循环并具有较好的经济效益和生态效益。具有投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化沿线站区生态环境、视觉景观优异、操作简单、维护管理和运行费用低廉等优点。在处理沿线站区污水的同时,可以选择合适的植物和动物形成人工湿地系统,用鲜花绿叶美化职工工作生活环境,有利于促进人类与水生生物协调发展的自然景观,有利于促进良性生态环境的建设,有利于显著的社会、环境和经济效益。所以人工湿地对于铁路站区或沿线住宅小区是一种技术经济可行性较高的处理工艺。
参考文献
[1]杨朝飞.中国湿地现状及其保护对策[J].中国环境科学,1995(6);407-411.
[2]王燕,俞燕,王世和.人工湿地污水处理工艺与设计[J].城市环境和城市生态,2004,14(1);59-62.
[3]张晟,黎莉莉,陈建,刘景红.人工湿地在处理小城镇生活污水中的运用,环境科学与管理.
[4]REDDY,DEBUSK.Nutrint Removal efficiency ofthree aquatic macrophytes.J Environ qual,1985;14(4):459-462.
[5]高拯民,李宪法.城市污水土地处理设计手册,北京:中国标准出版社,1991;225-250.
[6]HUANG J,RENEAU JR R B,HAGEDORN C.Nitro-gen removal in constructed wetlands employed to treatdomestic wastewater.Wat Res,2000;34(9);2582-2588.
[7]MAEHLUM T,STALNACKE P.Removal efficiencyof three cold-climate constructed wetlands creatingdomestic wastewater;effects of temperature,seasons,loading rates and input concentration.Wat Sci Tech,1999;40(3);273-281.
[8]ROBERT A.Corbitt,Standard Handbook of Environ-mental Engineering McGraw-Hill,1998(6):128-136.
[9]丁廷华.污水芦苇湿地处理系统示范工程的研究。环境科学,1991,13(2):8-13.
[10]Reddy,Diel Variationos in Physico-chemical Parame-ters of water in selected Aquatic System,Hydrobiolo-gia,1981;201-207.
7.人工湿地法污水处理技术经验交流 篇七
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。
8.季节性运行人工湿地处理生活污水研究 篇八
[摘要]人工湿地处理污水作为一种较新型的技术，以其低能耗、高效益的特性在城市中、小型处理污水中被逐步认可并推广。文章结合工程实例，阐述该工艺的工作原理、技术特点及在实际中的应用。
[关键词]人工湿地；植物；污水处理
[作者简介]马胜华，南宁市城市规划设计院工程师，研究方向：给排水专业设计，广西南宁，530012；刘存莉，广西工联工业工程咨询设计有限公司工程师，研究方向：给排水专业设计，广西 南宁，530003
[中图分类号]X703
[文献标识码]A
[文章编号]1007-7723(2007)08―0033-0003
一、前言
城市污水是目前我国江河、湖泊水域污染的重要原因，已越来越成为制约我国经济发展和社会可持续发展的因素，各种水污染事件已严重影响到人们的生产、生活(如太湖蓝藻事件等)，加强城市污水处理已刻不容缓。目前，我国正处于城市污水处理事业的大发展时期。随着国家西部大开发战略的实施，中西部环境与生态保护已被提上首要议事日程。位于广西南宁市隆安县的“邕江水源地上游人工湿地处理污水示范工程”是南宁市创建国家级生态示范区的重点工程之一，该项目是人工湿地处理污水技术在南宁市的首次应用。
二、工作原理
人工湿地处理污水技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个类似沼泽湿地的生态系统；当污水通过系统时，利用土壤―植物―微生物之间的复合生态系统，通过物理、化学和生物等方面的协同作用对污水进行净化处理，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化，并实现水与营养物质的生态循环。
人工湿地通过植物的光合作用及其根系的输氧作用、水自流负压吸氧等获取湿地床的除污需氧量。人工湿地通过发达的植物根系及填料表面生长的生物膜的作用、填料床体的截流作用及植物对营养物的吸收等作用，实现对污水的净化；同时由于存在根系周围的好氧区、缺氧区和厌氧区，依靠细菌的硝化和反硝化作用，可完成脱氮效果；通过植物的吸收、微生物的积累及湿地床的物理化学等几方面共同作用完成除磷效果；此外，还可依靠流动相在湿地系统流动过程中产生沉淀、过滤、络合、吸附等作用去除重金属。
三、设计实例：邕江水源地上游人工湿地处理污水示范工程
(一)项目概况
南宁市是广西壮族自治区首府，是一年一度的中国―东盟博览会举办城市。邕江是南宁市的唯一饮用水源，但邕江上游左、右江流域各县市的污水治理却相对滞后。随着经济的发展，直接排入江河的污水大量增加，致使邕江水质逐年下降，特别是在枯水季节，南宁市的水质安全受到严重影响，个别时段其水质已低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)V类标准。“邕江水源地上游人工湿地处理污水示范工程”位于南宁市隆安县下游2公里处，滨临右江，是自治区环保局为保障首府南宁市饮用水安全而设的项目；按照规划，该项目的污水处理规模为2x104m3/d，占地99亩，其中一期工程1.2x104m3/d。
(二)污水处理工艺选择
1、生物处理可行性
根据隆安县环境保护监测站对县城生活总排污口的水质监测结果，待建污水厂的设计进水水质见表1。
城市污水能否采用生物处理工艺主要取决于生物处理过程中自身营养能否平衡，其相关指标分析如下：
(1)BOD5/COD：该指标是鉴定城市污水可生化性的最常用、最简单的方法，比值＞0.45可生化性较好，比值＜0.3较难生化，比值＜0.25不易生化。本项目BOD5/COD＝0.6，可采用生物处理方法。
(2)BOD5/TP：该指标是鉴别污水能否采用生物除磷的主要指标，一般认为该值应>20，比值越大，生物除磷效果越好。本项目BOD5/TP＝50，可采用生物除磷工艺。
2、工艺选择
本项目采用人工湿地处理污水。近年来，根据国内外专家的论证与实际工程的运行情况，对比传统活性污泥法及目前中、小型城市污水处理厂较流行的氧化沟和SBR工艺，人工湿地处理污水的技术特点有：
(1)生态协同作用处理污水，抗冲击负荷强，出水水质非常好；
(2)使用设备少，操作、管理简单，无需大量专业人员管理；
(3)相对其他各种处理技术，其建造成本、运行费用都较低，无需人工充氧，无需污泥处理，节约能耗；
(4)配合选择植物品种，可建成公园、景观绿地，可美化城市环境；
(5)可通过植物利用，形成循环产业链获取一定的经济效益；
(6)人工湿地系统主要缺点是布置不够紧凑，占地面积大，只适用于中、小型污水厂。
3、工艺流程
本项目人工湿地工艺流程如下：
城区污水首先经过格栅、沉砂池拦截、沉淀污水中较大杂质后，进入水解酸化池(兼做调节池)，在水解酸化池中细小的颗粒、部分的SS、BOD5、COD可以得到部分去除，水质经均化、水解酸化后由泵站提升，在满足流量、压力的要求下，通过配水管网分配进入主处理单元――人工湿地，污水经过两级人工湿地处理后，利用地形高差重力流进入氧化塘(兼做事故排放池)，出水达标后排入右江。由于本工艺不产生剩余污泥，主要是格栅产生的栅渣及沉砂池积砂，对于这部分杂质只需定期进行外运填埋处理。项目污水经过处理后的排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准的B标准。见表2：
(三)设计湿地基本参数的确定
根据国内外人工湿地系统运行经验，本项目采用潜流型人工湿地，其主要物点是：污水基本上在湿地床表面下流动，保湿效果、卫生条件好，污水处理能力较强。
1、湿地床表面积的确定
湿地床表面积计算公式：
As＝Q(lnS0―lnSe)/KTDn
式中：S0，Se―进水、出水BOD5，mg/L(本项目设计值分别为105mg/L，21mg/L)
As――湿地床表面积，m2
Q――平均设计流量，m3/d
KT――温度T℃时的速率常数，d-1
D――湿地床深度，m
n――床体填料的孔隙率
KT的确定
KT＝K20(1.1)T-20
K20＝K0(37.3n4172)
式中：K20，KT――温度20℃，T℃时的速率常数，d-1
K0――某一填料中植物根系充分发展后的速率常数，d-1
对于城市污水一般取KO＝1.839d-1
对于本项目生活污水，平均温度取20℃，床体填料的空隙率0.40～0.47，取n＝0.44，则计算得：
KT＝1.839×37.3×0.444172×1.1(T-20)＝2.23
湿地床深度一般根据所栽种的植物种类及其根系的生长深度来确定，以保证湿地床中必要的好氧条件。本设计中取D＝1.2m，超高高度为0.3m。则
2、水力负荷
湿地平均的水力负荷为：
3、水力停留时间
下式是基于BOD去除率参数计算：
水力停留时间的理论值为0.77d，即1848h，取19h。
(四)植物的选择
植物在人工湿地中起着非常重要的作用，人工湿地植物的选择直接关系到污水的处理效果。其主要作用可归纳为以下三个方面：
(1)直接吸收利用污水中可利用态的营养物质，吸附和富集重金属和一些有毒有害物质；
(2)为根区好氧微生物输送氧气，在根系周围形成好氧/缺氧，厌氧区；
(3)增强和维持介质的水力传输。
因此，筛选出适种的、优良的植物种类，是构建人工湿地的关键之一。选择人工湿地的植物时考虑的因素主要有：适合本地，来源广泛；耐污染能力、净化能力、抗虫害能力强；根系发达，成活率高，生长周期较长；具有经济、观赏价值；合理搭配，易管理。
隆安县位于北回归线以南，属南亚热带季风气候，湿润多雨，日照充足，年平均气温21.6℃，年平均降雨量1301mm，年平均日照时数为1528.4h，年平均相对湿度80％。根据项目的环境条件及相关因素所选湿地植物主要有：芦苇、风车草、灯心草、美人蕉、香根草、象草、黑麦草、皇竹草。同时，按一定比例在空间分布和时间分布方面进行合理布局，以使整个湿地生态系统高效运转，最终形成稳定可持续利用的生态系统。
(五)人工湿地系统的处理效果
人工湿地系统的出水水质较好，完全能达标排放。本工程在设计过程中对国内已建成的一些人工湿地系统项目进行了实地调查，其中较早建成运行的“深圳洪湖公园人工湿地污水处理系统”最具代表性。该项目由深圳市环境科学研究所设计，于1999年9月建成运行，日处理能力为5000T，其目的是抽取污染严重的布吉河水，经人工湿地系统处理净化后补充入洪湖，同时对洪湖周边进行截污，从而达到改善洪湖水质、美化公园环境的目的。经调查其出水水质优于景观用水标准，其处理效果见表3：
(六)人工湿地系统的不足与应对
人工湿地系统的主要缺点是占地面积大，并由此存在着污水渗入地下水，造成二次污染的隐患。针对上述情况，本工程在设计中对湿地床采用了严格的防渗漏措施：(1)在整个湿地床底下铺设一定厚度的防水黏土层(经实际检验其封水效果较明显)；(2)在各湿地处理池内壁设防水层，其是主要的防渗措施，必须保证施工质量。
人工湿地系统的实际运行中还存在着初期处理效果不佳、稳定周期长的特点(一般在半年左右)。出现这种情况的主要原因是湿地植物的适应期较长、初期死亡率较高。本设计的植物选种试验由广西大学的相关部门负责。在初次试验中不同植物都出现了较大面积的死亡，后期相关人员在植物的培养过程中给予逐步的耐污性试验，尤其在选种后成活率明显提高。
四、结语