人工湿地法污水处理技术经验交流

人工湿地法污水处理技术经验交流

资料

一：人工湿地技术简介3

1.1人工湿地的概念3

1.2人工湿地的类型4

1.3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-constructedwetland）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maxplanck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140mg/l，出水平均为12.4mg/l。

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