湿地及湿地污水处理系统(第二部分)

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

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）。

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。

系统示意

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。

1.2.2垂直流型人工湿地

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。O

可通过大气扩散和植物传

2

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

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。

1.2.4三种人工湿地系统比较

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，进水前应设臵预处理以降低总固体浓度，一般设臵沉淀池即可。

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。

、甲烷和水、无机氮、无机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、CO

2

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:

2.当工程接纳城镇污水处理厂出水时，基本工艺流程为:

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／O、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

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25mm左右处。按设计流量运行3个月后，将水位降低至距床底O.2m处，以促进芦苇等植物根系向深部发展。