湿地及湿地污水处理系统(第二部分)..doc

1 人工湿地污水处理系统1.1 人工湿地的基本构成基质：提供植物与微生物生长，并对污染物起过滤、吸收作用的填充材料 植物：高等维管束植物，包括浮水植物、挺水植物和沉水植物 微生物、微型生物：植物根系周围的区系微生物、基质表面生物膜及周边的微生物人工湿地污水处理系统所针对的污染物（环境影响主力因子）主要为氮、磷、悬浮物（ SS）、有机物（BOD COD）、重金属等1.2 人工湿地的种类人工湿地是近年来国内外研究较多的新型污水处理技术， 它具有处理效果好、 氮磷去除能力 强、运转维护管理方便、 工程基建费用低、对负荷变化适应性强等优势，极为符合我国目前 大多数中小城市的污水处理发展需要人工湿地污水处理系统以其独有的优越性越来越为人们所熟悉和重视——投资建设成本小、 运行费用低、运行技术低、能够结合景观进行建设，具有景观美的效果随着我国环境问题 的日益突出， 人工湿地亦越来越为更多的人接纳 然而人工湿地污水处理毕竟也是一门低龄 学科，从概念提出至今不过 40 年，引入我国不过 20 年，结合我国实际情况进行工程化研 究和应用亦不过 10 年光景我国人工湿地开始进行课题实验和规模化工程应用开始于 2003 年。

人工湿地按照污水在湿地床中流动的方式分为三种， 表面流型人工湿地、 水平潜流型人工湿 地、垂直流型人工湿地人工湿地的处理流程観凝和人工介巔液位控制器人工湿地生态处理1.2.1表面流型人工湿地表面流湿地与地表漫流土地处理系统非常相似，不同的是： （1）在表面流湿地系统中， 四周筑有一定高度的围墙，维持一定的水层厚度（一般为 10~30cm）； （2）湿地中种植挺水型植物（如芦苇等）車自流剖向Ap,„I iOS出朮布水系统协物系统示意1.2.2垂直流型人工湿地土地处理系统(land processing system)是利用土地及其中微生物和植物根系对污水(废水)进行处理，同时又利用其中水分和肥分促进农作物、 牧草或树木生长的工程设施 属于常年性污水处理工程，常用于中小城市污水二级污水处理之后代替高级处理表面流湿地的运作方式为：向湿地表面布水，水流在湿地表面呈推流式前进，在流动过程中,与土壤、植物及植物根部的生物膜接触，通过物理、化学以及生物反应，污水得到净化，并在终端流出系统优缺点：与自然湿地极为类似， 有较丰富的景观特性；然其污水直接暴露在大气中，易导致污水中的细菌等污染物散播到大气中而造成二次污染， 同时其处理负荷小，处理效果差,运行受气候影响较大，在寒冷地区污水易结冰而影响处理效果，故一般不采用。

褰流人工程地污水从湿地表面纵向流向填料床底部，床体处于不饱和状态 02可通过大气扩散和植物传输进入湿地系统该系统硝化能力较高， 可用于处理氨氮含量较高的污水， 但其处理有机物能力欠佳， 控制复杂，夏季易滋生蚊蝇，建造要求高，故使用较少1.2.3水平潜流型人工湿地杭物出zK.糸统右子1进水为地下水流湿地废水通过布水管道以水平渗透或垂直渗透形式通过填料， 在水床最低位运行，床体表面种植处理性能好、成活率高的水生植物 （芦苇），净化后的水体经集水管道收集排放床底铺防渗膜，可防止污染地下水BOD C0D等有机物和重金属的去除率高，受气候影响小，夏季无臭味、无蚊虫滋生，在寒 冷地区也可以正常运行1.2.4三种人工湿地系统比较表］3种人工湿地系统比较（于少鹏等,2004）Fahle 1 （Comparison of three artificial wetland systems表面流湿地水平潜流湿地垂直流湿地特征 CharacterSurface flowSubsurface\ erttca! flowwetlandflow wetlandwetland水休流动 Water flowing表面漫流垂质下水平流动表面向星质底 部纵向流动水力负荷Hydraulic loading较低较高较高去污效果对130D COD等右机对X P去除Decontamination effect 一般 物和重金属去除效果好效果毎系统控制System control简单，受季 节影响大和对复杂相对复杂环境状况Environmental condition夏季有恶臭、 孳主蚊蝇现象良好夏季有恶臭、 事牛蚊蝇现象根据各类型人工湿地的特征，表面流湿地容易滋生蚊蝇，垂直流湿地造价高，建设难度大，目前均已较少采用， 而潜流湿地优点较多， 是现在人工湿地建设的主要选择， 但是潜流湿地在对氮磷的处理方面相对薄弱，与其他类型人工湿地相配合，处理效果会更理想。

1.3人工湿地净化污水的机理1.3.1悬浮物（SS的去除污水中的悬浮物含有大量的污染物质，如有机物、 氮磷、重金属和病原菌等，因此去除悬浮物可以提高污水的净化效率悬浮物（ss的去除主要通过基质的过滤、污泥沉淀及根系附着来完成为防止在进水口附近发生堵塞， 进水前应设置预处理以降低总固体浓度， 一般设置沉淀池即可1.3.2 有机物的去除微生物在具有巨大比表面积的土壤颗粒表面形成一层生物膜，当污水流经土壤颗粒表面时， 不溶性的有机物通过基质的沉淀、 过滤和吸附作用被截留， 然后被微小生物利用； 可溶性有 机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代谢过程而被分解去除污水中的大部分有机物最终被异养微生物转化为微生物体、 CC2、甲烷和水、无机氮、无机磷1.3.3 氮、磷的去除污水中的氮包括无机氮和有机氮无机氮包括氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐；有机氮包括尿素、 氨基酸、嘌呤和嘧啶其去除途径包括基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、植物的吸收和微生 物硝化、反硝化作用污水中的磷包括有机磷和无机磷 其去除途径主要包括微生物同化、 基质吸附、 植物吸收及 污泥沉淀工程实际及理论研究均表明，污水中磷的去除是以基质吸附及污泥沉淀为主 。

1.3.4 重金属的去除金属离子去除机理主要有： 植物的吸收和富集作用、 土壤胶体颗粒的吸附、 悬浮颗粒的过滤 和沉淀， 人工湿地对污水中重金属去除是通过植物、 微生物、 土壤基质等组成成分共同起作 用的1.4 人工湿地污水处理系统工艺流程按工程接纳的污水类型，基本工艺流程如下：1. 当工程接纳城镇生活污水及与生活污水性质相近的其它污水时，基本工艺流程为淋T 他理i f 人工就 f 后处理僦处理2. 当工程接纳城镇污水处理厂出水时，基本工艺流程为 ：淋 _► 人工觥 _> "两— -> 排贓回用预处理的程度和方式应综合考虑污水水质、 人工湿地类型及出水水质要求等因素 可选择格栅、沉砂、初沉、均质等一级处理工艺，物化强化法、 AB法前段、水解酸化、浮动生物床等一级强化处理工艺，以及 SBR氧化沟、A/0、生物接触氧化等二级处理工艺后处理工艺也叫末端处理工艺通常起到杀菌消毒、强化出水水质、改善景观效果等的作用 常用的工艺主要包括表流湿地和好氧生物塘（水景塘） 造景、沙滤池过滤、紫外线消毒或配药消毒等1.5人工湿地的启动与运行1.5.1启动运营人工湿地污水处理系统的启动一般要经历 5个阶段：1. 系统调试阶段2. 植物复活阶段3. 根系发展不稳定阶段4. 植物生长成熟阶段25mm左右处。

按5. 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 设计流量运行3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 处开始正常运行进入稳定成熟阶段后， 系统处于动态平衡， 植物的生长仅随季节发生周期性变化， 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，运行稳定人工湿地系统从启动到成熟一般需 2 年时间 对设计合理的人工湿地系统，在进水水质及 水量变化不大时，一旦进入稳定成熟期， 系统可自流运行，无须任何动力设备，也无须更多 的维护湿地中的植物一般可于冬季干枯时定期收割1.5.2 问题及措施温度问题低温时生物活性下降和植物的死亡 对于表面流和垂直流湿地， 低温时表面会结冰， 化水平降低， 而且冰层的存在减少了有效水深， 影响因此， 低温会导致处理效果的显著降低 保温措施以及加强前处理单元效能冰层覆盖不仅阻碍了大气的复氧过程， 使生从而缩短了停留时间， 进而对处理效果产生处理措施可 改用潜流人工湿地、采用适当的占地面积问题 人工湿地净化的机理与特点使其与传统的污水处理工艺相比较需要较大的占地面积， 一般认 为大约是传统污水处理工艺的 2〜3倍左右。

目前没有更好的解决办法， 选址应尽量避开高密度的城市建设区域， 或与城市功能性生态用地相结合， 再有就是在工艺上采用组合工艺人 工湿地， 以减少占地面积出水污染物浓度回升问题 水生植物生长周期较短和补给水源水质等环境的变化会引起植株的衰竭和腐烂，腐烂的茎、 叶容易消耗水体中的溶解氧使河床上升、 底泥增多， 其中释放出的有机物、 氨氮等导致水体 污染物回升，容易造成水体的二次污染解决办法： 及时收割调控，并将茎和叶移出水体， 以便有效削减氮、磷并培育维护良好生态系统和促进健康水体的形成堵塞问题 随着时间推移， 湿地中的微生物也相应繁殖， 再加上植物的腐败， 若维护不当，很容易产生 淤积、 阻塞现象这种现象不仅会影响水的流速， 而且会影响水的复氧，从而影响到微生物 的活性进而影响到处理效果解决办法为 : 选择适当的填料，最好是多孔、质轻、不易板结 的材质 , 采用合适的操作工艺 , 可以通过一定的间歇进水来恢复湿地的渗透速率 , 选择适当 的植物密度并及时维护1.6 人工湿地基质的选择目前广泛应用的人工湿地基质以沙粒、沙土、 土壤、 石块为主， 基质的选择以其水力传导能 力、吸附能力和化学特性原则进行。

有研究认为沸石有利于 N 的分解而砾石有利于 P 的吸 附，因为后者有大量的 Ca2+和P结合，也有研究者用煤灰或煤渣研究发现加入人工湿地 系统中的磷70%〜80%通过沉淀或吸附作用存留在基质中， 基质对无机磷的去除作用因填料 不同而存在差异 ,若土壤中含有较多的铁、铝氧化物 ,有利于生成溶解度很低的磷酸铁或磷酸 铝,使土壤固磷作用大大增加；若以砾石为填料的湿地 ,砾石中的钙可以生成不溶性磷酸钙而在废水中沉淀花岗石和粘性土壤为主要介质的人工湿地对污水中磷的去除率达 90%以上如何选择合适的基质类型对去除污水中的磷显得十分重要另外 ,基质内孔隙直径大小也影响污染物的吸附和去除潜流人工湿地基质层的初始孔隙率宜控制在 35%〜40%1.7 人工湿地的植物选择1.7.1 基本原则人工湿地植物筛选和配置的一般原则：（1） 首先考虑选择在污水中生长或经污水驯化过的植物，它们比在其他环境中生长的植物 对人工湿地环境更有适应性；（2） 尽量避免选择一些茎叶匍匐于基质表面的植物，以免在运行过程中因人为控制原因导 致植株死亡；（3） 植物配置前，必须首先了解各植物的生长规律及其生态学特征，使不同层次、不同功 能的植物能充分搭配并合理利用各种资源，避免不同植物之间的竞争；（4）作植物配置时，在保证植物生物量和覆盖度的前提下，将不同层次植物搭配起来，增 强人工湿地的景观效果。

1.7.2 植物配置推荐不。