人工湿地介绍与设计
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沼泽湿地 湖泊湿地 河流湿地 浅海滩涂湿地 人工湿地
从水分含盐量的角度
淡水湿地 半咸水湿地 咸水湿地
3
全球湿地概况
占地球陆地面积的6％，其中
湖泊占2％ 藓类沼泽占30％ 草本沼泽占26％ 森林沼泽占20％ 洪泛平原占15％ 世界红树林的面积约24 万km2，珊瑚礁约60万km2
4
中国湿地概况
中国湿地面积约6594 万公顷（其中还不包 括江河、池塘等）， 占世界湿地的10％， 位居亚洲第一位，世 界第四位。
6
人工湿地简介
7
人工湿地的定义
人工湿地(Constructed Wetlands)，是一种为了达 到环保处理效果，模仿自 然湿地而人工设计的复杂 的具有渗透性能的地层生 态结构，包括有浮现性、 浸没式植物、动物和水体 等不同的组成部分。
8
人工湿地净化废水的原理
物理作用
过滤和沉淀
－能除去含有C、N、P的有机 及无机颗粒物和悬浮固体
为各种水陆生生物提供生长 和繁衍地
17
处理目标
达到受纳水体要求的水质 标准 满足循环用水或深度处理 要求
预处理要求
观光用湿地
18
土地场所的要求
宽度和深度 水力负荷的比率 滞留时间 填料的选用
19
植被
植物的类型
水上植物、水底植物、浮游植物 大型挺水植物(如芦苇)
20
选择标准
耐污能力和抗寒能力强， 又宜于本乡土生长，最好 以本乡土植物为主 根系发达，茎叶茂密 抗病虫害能力强 有一定的经济价值
人工湿地的配套设施
24
3、CW的构造设计
25
（1）场地的选择与外形
26
（2）进出水的构造
27
（3）地下防渗措施
28
29
30
4.CW系统的填料及其构成
31
5、CW系统的植物
水上植物、水底植物、浮游植物、大型挺水植物(芦苇）
32
5、CW系统的植物
灯芯草 鸢尾 香蒲 黑三菱
33
面积
倾斜度 NO349.1 20.8 57.6
0.8 ha
< 0.005% Org N1 16.8 14.3 14.8
35
建议各建一个100m x 40m的湿地系统 流入浓度估算 (mg/L) 流入浓度预计 (mg/L) 预测量降解比率 % COD 643.1 173.9 73.0
36
人工湿地
37
44
日处理量3100t/d废水工程实例
45
水
格栅
潜流湿地，种芦苇， 大米草3个并 联运行
潜流湿地，种茫 荼，芦苇2个并联 运行
出 水
潜流湿地，种芦 苇，茫荼3个并联 运行
氧化塘3个 并联运行
46
低温影响 低温时生物活性下降和植物的死亡；对 于表面流和竖流湿地, 低温时表面会结冰， 冰层覆盖不仅阻碍了大气的复氧过程, 使生 化水平降低,而且冰层的存在减少了有效水
人工湿地技术介绍
1
湿地的定义
“湿地”一词源自英文 wetland，是包括天然或人 工、长久或暂时的沼泽地、 泥炭地或水域地带，包括 或静止或流动、或为淡水、 半咸水或咸水水体的水域， 一般指低潮时水深不超过 6米的水域。——摘自1971
年湿地公约
2
湿地的类型
从人类干扰的角度
自然湿地 人工湿地
从系统的分类角度
单户家庭的湿地系统设计
表面流湿地k-C*（模型）
设计流量
产生污水量
0.785 m3/d
157 L/人/天
长度
宽度
7.5 m
3m
等价污染量
水力停留时间
流入浓度估算 (mg/L) 流入浓度预计 (mg/L)
预测量降解比率 %
5人
5.5天
BOD1 400.0
24.7 93.8
深度
面积
倾斜度
0.55m
22.5m2
北美人工湿地常用的 植物有芦苇、香蒲、灯 心草、水葱、竹等
21
在湿地植物根系表面生长的生物膜
22
人工湿地工艺进水布置方式
人工湿地系统组合方式
进 水 布 置 及 组 合 方 式
23
2
典型工艺
处理池宜并联，种植芦苇、茳芏、席草、大米草等水生植 物，采用碎石作基质。原水先流经一、二级碎石床，对有 机物进行降解，再进入第三级兼性塘，最后经过第四级碎 石床变成洁净的水排出。
34 25.0
大型湿地系统的设计
表面流湿地k-C*（模型） 设计流量 产生污水量 等价污染量 460 m3/d 157 L/人/天 2930 人 长度 宽度 深度 100 m 80 m 0.55m
水力停留时间
3.3天
BOD1 400.0 24.8 93.8 TSS 64.4 16.5 74.4 FColi1 105 1092 98.9 TN1 70.0 61.8 11.7 NH4+ 53.2 47.5 10.8
传统系统
能耗高
备注
兼性氧化塘和人工湿地
带硝化功能的传统活性污泥法的 二级水处理厂
废水=1MGD/3786(m3/D)
10
人工湿地的分类
人工湿地（Constructed Wetlands) ，它分为
表面流湿地(Surface Flow Wetlands缩写为 SFW) 潜流湿地(Subsurface Flow Wetlands缩写为 SSFW) 垂直流湿地(Vertica1 Flow Wetlands缩写为 VFW)
5
湿地的生态、经济及社会效益
维持生物多样性 调蓄水量和调节气候 降解有毒物质 保护堤岸，防止盐水入侵 提供丰富的动植物产品 在输、储和供水等方面发挥巨大作用 提供矿物资源 可为人们提供旅游、娱乐的场所 为教育和科学研究提供了对象、材料和试验基地
——1公顷湿地生态系统每年创造的价值高达1万多美元，是热带雨林的 7倍，是农田生态系统的160倍!
微生物作用
氧化－还原反应
吸收降解
化学作用
吸附和絮凝
－可溶性的有机化合物 －阴离子（ PO43- ）和阳离子 （重金属阳离子）
植物作用
气体运输作用 植物吸收 根系有利于微生物繁殖
9
挥发作用
－挥发性有机物(VOC)
人工湿地与传统系统的比较
人工湿地 特 点 比 较
建造费用 使用和维修费用 占地面积大 使用微生物 使用植物 土壤 输入能量少 $3,664,00 $45,000/年 $4,112,000 $152,000/年 使用化学药品 钢筋混凝土结构
11
12
13
14
二、设计人工湿地的技术参数
概论 进水布置及组合方式 构造设计 填料及其构成 植物
15
地点的选择
气候
土壤
生物环境 相似牺息地的替代 位置和地形 对地下水的污染
污水的性质
污水的处理量 污水的可降解性
16
设计目标
污水的处理 洪水的控制 暴雨的截留
提高附近水体的质量
38
北戴河湿地
39
40
41
42
1
2
Βιβλιοθήκη Baidu
工业废水处理
43
系统的性能
人工湿地污水处理系统主要由植物、微生物、 基质、水体及动物组成, 各组成成分分别起着不同 的作用, 并且相互协同, 使得整个湿地生态系统平 衡运转, 发挥良好的净化功能. 植物 植物是人工湿地的重要组成部分。人工湿地净 化污水过程中, 植物的作用可以归纳为3个重要的 方面: ①回收利用污水中可利用态的营养物质, 吸 附、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; ③增强和维持介质的水力传输。
48
< 0.73%
建议建一个7.5m x 3m的湿地系统
COD 1569.2
173.9 73.0
TSS 406. 1
40.2 90.1
FColi1 105
68 99.9
TN1 162.9
132.3 18.8
NH4+ 80.5
66.7 17.1
NO3125.8
30.6 75.7
Org N1 82.4
61.8
深, 从而缩短了停留时间, 进而对处理效果
产生影响。因此, 低温会导致处理效果的显
著降低。目前, 湿地温度带来的问题还没有
完全解决, 但可以采取一些措施适当的降低
温度带来的影响。
47
人工湿地技术优点总结
建设和运行费用便宜 易于维护 可进行有效可靠的废水处理 可缓冲对水力和污染负荷的冲击
具有良好的生态、经济和社会效益
从水分含盐量的角度
淡水湿地 半咸水湿地 咸水湿地
3
全球湿地概况
占地球陆地面积的6％，其中
湖泊占2％ 藓类沼泽占30％ 草本沼泽占26％ 森林沼泽占20％ 洪泛平原占15％ 世界红树林的面积约24 万km2，珊瑚礁约60万km2
4
中国湿地概况
中国湿地面积约6594 万公顷（其中还不包 括江河、池塘等）， 占世界湿地的10％， 位居亚洲第一位，世 界第四位。
6
人工湿地简介
7
人工湿地的定义
人工湿地(Constructed Wetlands)，是一种为了达 到环保处理效果，模仿自 然湿地而人工设计的复杂 的具有渗透性能的地层生 态结构，包括有浮现性、 浸没式植物、动物和水体 等不同的组成部分。
8
人工湿地净化废水的原理
物理作用
过滤和沉淀
－能除去含有C、N、P的有机 及无机颗粒物和悬浮固体
为各种水陆生生物提供生长 和繁衍地
17
处理目标
达到受纳水体要求的水质 标准 满足循环用水或深度处理 要求
预处理要求
观光用湿地
18
土地场所的要求
宽度和深度 水力负荷的比率 滞留时间 填料的选用
19
植被
植物的类型
水上植物、水底植物、浮游植物 大型挺水植物(如芦苇)
20
选择标准
耐污能力和抗寒能力强， 又宜于本乡土生长，最好 以本乡土植物为主 根系发达，茎叶茂密 抗病虫害能力强 有一定的经济价值
人工湿地的配套设施
24
3、CW的构造设计
25
（1）场地的选择与外形
26
（2）进出水的构造
27
（3）地下防渗措施
28
29
30
4.CW系统的填料及其构成
31
5、CW系统的植物
水上植物、水底植物、浮游植物、大型挺水植物(芦苇）
32
5、CW系统的植物
灯芯草 鸢尾 香蒲 黑三菱
33
面积
倾斜度 NO349.1 20.8 57.6
0.8 ha
< 0.005% Org N1 16.8 14.3 14.8
35
建议各建一个100m x 40m的湿地系统 流入浓度估算 (mg/L) 流入浓度预计 (mg/L) 预测量降解比率 % COD 643.1 173.9 73.0
36
人工湿地
37
44
日处理量3100t/d废水工程实例
45
水
格栅
潜流湿地，种芦苇， 大米草3个并 联运行
潜流湿地，种茫 荼，芦苇2个并联 运行
出 水
潜流湿地，种芦 苇，茫荼3个并联 运行
氧化塘3个 并联运行
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低温影响 低温时生物活性下降和植物的死亡；对 于表面流和竖流湿地, 低温时表面会结冰， 冰层覆盖不仅阻碍了大气的复氧过程, 使生 化水平降低,而且冰层的存在减少了有效水
人工湿地技术介绍
1
湿地的定义
“湿地”一词源自英文 wetland，是包括天然或人 工、长久或暂时的沼泽地、 泥炭地或水域地带，包括 或静止或流动、或为淡水、 半咸水或咸水水体的水域， 一般指低潮时水深不超过 6米的水域。——摘自1971
年湿地公约
2
湿地的类型
从人类干扰的角度
自然湿地 人工湿地
从系统的分类角度
单户家庭的湿地系统设计
表面流湿地k-C*（模型）
设计流量
产生污水量
0.785 m3/d
157 L/人/天
长度
宽度
7.5 m
3m
等价污染量
水力停留时间
流入浓度估算 (mg/L) 流入浓度预计 (mg/L)
预测量降解比率 %
5人
5.5天
BOD1 400.0
24.7 93.8
深度
面积
倾斜度
0.55m
22.5m2
北美人工湿地常用的 植物有芦苇、香蒲、灯 心草、水葱、竹等
21
在湿地植物根系表面生长的生物膜
22
人工湿地工艺进水布置方式
人工湿地系统组合方式
进 水 布 置 及 组 合 方 式
23
2
典型工艺
处理池宜并联，种植芦苇、茳芏、席草、大米草等水生植 物，采用碎石作基质。原水先流经一、二级碎石床，对有 机物进行降解，再进入第三级兼性塘，最后经过第四级碎 石床变成洁净的水排出。
34 25.0
大型湿地系统的设计
表面流湿地k-C*（模型） 设计流量 产生污水量 等价污染量 460 m3/d 157 L/人/天 2930 人 长度 宽度 深度 100 m 80 m 0.55m
水力停留时间
3.3天
BOD1 400.0 24.8 93.8 TSS 64.4 16.5 74.4 FColi1 105 1092 98.9 TN1 70.0 61.8 11.7 NH4+ 53.2 47.5 10.8
传统系统
能耗高
备注
兼性氧化塘和人工湿地
带硝化功能的传统活性污泥法的 二级水处理厂
废水=1MGD/3786(m3/D)
10
人工湿地的分类
人工湿地（Constructed Wetlands) ，它分为
表面流湿地(Surface Flow Wetlands缩写为 SFW) 潜流湿地(Subsurface Flow Wetlands缩写为 SSFW) 垂直流湿地(Vertica1 Flow Wetlands缩写为 VFW)
5
湿地的生态、经济及社会效益
维持生物多样性 调蓄水量和调节气候 降解有毒物质 保护堤岸，防止盐水入侵 提供丰富的动植物产品 在输、储和供水等方面发挥巨大作用 提供矿物资源 可为人们提供旅游、娱乐的场所 为教育和科学研究提供了对象、材料和试验基地
——1公顷湿地生态系统每年创造的价值高达1万多美元，是热带雨林的 7倍，是农田生态系统的160倍!
微生物作用
氧化－还原反应
吸收降解
化学作用
吸附和絮凝
－可溶性的有机化合物 －阴离子（ PO43- ）和阳离子 （重金属阳离子）
植物作用
气体运输作用 植物吸收 根系有利于微生物繁殖
9
挥发作用
－挥发性有机物(VOC)
人工湿地与传统系统的比较
人工湿地 特 点 比 较
建造费用 使用和维修费用 占地面积大 使用微生物 使用植物 土壤 输入能量少 $3,664,00 $45,000/年 $4,112,000 $152,000/年 使用化学药品 钢筋混凝土结构
11
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14
二、设计人工湿地的技术参数
概论 进水布置及组合方式 构造设计 填料及其构成 植物
15
地点的选择
气候
土壤
生物环境 相似牺息地的替代 位置和地形 对地下水的污染
污水的性质
污水的处理量 污水的可降解性
16
设计目标
污水的处理 洪水的控制 暴雨的截留
提高附近水体的质量
38
北戴河湿地
39
40
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Βιβλιοθήκη Baidu
工业废水处理
43
系统的性能
人工湿地污水处理系统主要由植物、微生物、 基质、水体及动物组成, 各组成成分分别起着不同 的作用, 并且相互协同, 使得整个湿地生态系统平 衡运转, 发挥良好的净化功能. 植物 植物是人工湿地的重要组成部分。人工湿地净 化污水过程中, 植物的作用可以归纳为3个重要的 方面: ①回收利用污水中可利用态的营养物质, 吸 附、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; ③增强和维持介质的水力传输。
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< 0.73%
建议建一个7.5m x 3m的湿地系统
COD 1569.2
173.9 73.0
TSS 406. 1
40.2 90.1
FColi1 105
68 99.9
TN1 162.9
132.3 18.8
NH4+ 80.5
66.7 17.1
NO3125.8
30.6 75.7
Org N1 82.4
61.8
深, 从而缩短了停留时间, 进而对处理效果
产生影响。因此, 低温会导致处理效果的显
著降低。目前, 湿地温度带来的问题还没有
完全解决, 但可以采取一些措施适当的降低
温度带来的影响。
47
人工湿地技术优点总结
建设和运行费用便宜 易于维护 可进行有效可靠的废水处理 可缓冲对水力和污染负荷的冲击
具有良好的生态、经济和社会效益