人工湿地污水处理技术

人工湿地污水处理技术

人工湿地是人们模拟天然湿地系统结构和功能而建造的、可控制运行的湿地系统，用以对受污染水进行处理的一种工艺，由围护结构、人工介质、水生植物等部分构成。当水进入人工湿地时，其污染物被床体吸附、过滤、分解而达到水质净化作用。

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。

悬浮物的去除：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。

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。

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。

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。

流程：

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:

2、当工程接纳城镇污水处理厂出水时，基本工艺流程为:

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、CO2、甲烷和水、无机氮、无机磷。

负荷计算：人工湿地的表面积设计应考虑最大污染负荷和水力负荷，可按COD cr表面负荷、水力负荷、TN表面负荷、NH4+-N表面负荷、TP表面负荷进行计算，应取设计计算结果中的最大值，并校核水力停留时间是否满足设计要求。

进水水质：宜控制COD≤200mg/L，SS≤80mg/L。

工艺形式：自由表面流、水平潜流、垂直潜流。其中自由表面流人工湿地由于占地面积

较大及存在一定的环境卫生问题，在实际污水处理工程中应用较少。

1、水平潜流人工湿地：目前国际上采用较多的是水平潜流人工湿地。

水面在人工湿地填料表面以下，水流从池体进水端沿填料孔隙水平流向出水端的人工湿地。

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、COD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。

图1、水平潜流人工湿地结构简图（a）平面图（b）剖面图

2、垂直流人工湿地

污水从人工湿地表面垂直流过填料层的人工湿地，分单向垂直流型人工湿地和复合垂直流型人工湿地两种。单向垂直流型人工湿地一般采用间歇进水运行方式，复合垂直流型人工湿地一般采用连续进水运行方式。

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。O2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。

图2、垂直流人工湿地结构简图（a）平面图（b）剖面图

3、表面流人工湿地

为自由水面湿地。废水在湿地中形成一层地表流，以较慢的流速水平流动，与自然湿地极为相似。

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。

用于污水二级处理和深度处理时主要设计参数如下表：

人工湿地二级处理主要设计参数

防渗：人工湿地建设时，应在底部和侧面进行防渗处理。

当原有土层渗透系数大于10-8m/s时，应构建防渗层，一般采取下列措施：

1、水泥砂浆或混凝土防渗：砖砌或毛石砌后底面和侧壁用防水水泥砂浆防渗处理，或采用混凝土底面和侧壁，按相应的建筑工程施工要求进行建造。

2、塑料薄膜防渗：薄膜厚度宜大于1.0mm，两边衬垫土工布，以降低植物根系和紫外线对薄膜的影响。宜优选PE膜，敷设要求应满足《聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范》等专业规范要求。

3、黏土防渗：采用黏土防渗时，黏土厚度应不小于60cm，并进行分层压实。亦可采取将黏土与膨润土相混合制成混合材料，敷设不小于60cm的防渗层，以改善原有土层的防渗能力。

对于渗透系数小于10-8m/s，且有厚度大于60cm的土壤或致密岩层时，可不需采取其他防渗措施。工程建设中，应对湿地底部和侧壁60cm厚度范围进行渗透性测定。

人工湿地填料：应能为植物和微生物提供良好的生长环境，并具有良好的透水性。填料安装后湿地孔隙率不宜低于0.3。常用填料有石灰石、矿渣、蛭石、沸石、砂石、高炉渣、页岩等。

人工湿地植物选配：常用的植物有芦苇、香蒲、菖蒲、旱伞草、美人蕉、水葱、灯心草、

水芹、茭白、黑麦草等。

人工湿地植物的选择宜符合下列要求：

1 根系发达，输氧能力强；

2 适合当地气候环境，优先选择本土植物；

3 耐污能力强、去污效果好；

4 具有抗冻、抗病害能力；

5 具有一定经济价值；

6 容易管理；

7 有一定的景观效应。

应用场合：目前人工湿地主要用于生活污水或类似性质的污水的处理，或用于经过一级处理和二级处理后的尾水进行深度处理。

采用人工湿地技术，重点需要解决底部防渗、植物选配、需要验证水力负荷和污染物负荷以、填料层级配及防止堵塞的措施和不同季节的处理效率。