人工湿地设计手册(美国EPA)
design人工湿地设计手册
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Contents
Chapter 1 AQUATIC TREATMENT SYSTEMS Page
....................................
1 1 1 1 2 2 3 4 4 4 4 5 5 5 6 7 9 9 9 10 10 10 10 11 11 11 12 15 15 15 15 15 15 15 16 16 16 18 19
பைடு நூலகம்
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2 Potential Uses of Natural Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Natural Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3 Aquatic Plant Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Natural Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1 Free Water Surface Systems (FWS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.2 Subsurface Flow Systems (SFS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 Aquatic Plant Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.1 Floating Plant Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.2 Submerged Plant Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ENVIRONMENTAL AND PUBLIC HEALTH CONSIDERATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 2.2 2.3 2.4 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitrogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phosphorus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pathogens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1 Parasites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2 Bacteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Viruses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Trace Organics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DESIGN OF CONSTRUCTED WETLANDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Types of Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Free Water Surface Systems with Emergent Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.2 Subsurface Flow Systems with Emergent Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Site Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Topography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Soil Permeability for Free Water Surface Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3 Hydrological Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4 Water Rights Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Performance Expectations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 BOD5 Removal in FWS Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 BOD5 Removal in SFS Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
人工湿地河道设计
一、湿地面积问题水环境前置条件1、水量为10万吨/天2、设计进水水质为一级A标准。
其中主要污染物指标为:场地分为三段。
上游段（2侧分别宽110m，长620m），中游段（宽50m，长500m ）和下游段（宽70m，长1000m ）。
估算，总面积231400m 2,约340 亩湿地前置条件1、根据在2010年环境保护部发布的《人工湿地污水处理工程技术规范》要求。
进水水质均满足人工湿地（表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地）系统进水水质要求。
2*2人工湿地系统汚染物去除效率准阻旣湿地除污单元应该以垂直潜流人工湿地为主。
3、 设计日处理能力为10万吨/天，该处人工湿地应为 大型人工湿地污水处理设施（>10000 吨/天）。
4、 由于接纳的是城镇污水厂出水，基本工艺流程应为：污水—人工湿地—后处理—排放5、 由于湿地的特殊性，参照表二，湿地并没有专门争对TN 的处理手段，因此 指标中的TN并不计入湿地计算考虑中。
湿地设计参数1、以垂直潜流人工湿地为主,南方水力负荷以0.8计算，（长宽比以3 ：，水深1.5m ， 水力坡度以0.5% ）:需要垂直流湿地在125000m 2左右。
第一段（上游段）实际面积为 136400m 2 （205 亩）设置16个垂直流净化区。
面积为150m X50m ，共120000m 2，水深1.5m ，水力停留时间为1.8d 。
设计前后高差在3.5米左右。
由一个调节池统一打到各 个垂直流进化区根据垂直留去除效率，残留主要污染物值为:根据水质要求，已经达到地表四类水标准。
但考虑到秋冬季是低效率较低，出水水质不稳定等情况。
在中游段设置水平潜流功能区。
2、以水平流人工湿地为主，辅助垂直流湿地对其出水进行净化。
第二段实际面积为25000m 2（38亩）。
设置4个并联的水平流净化区块，每个区块内有两个串联的水平流，每个面积为3000m 2（30x100m ）。
水深1.5m，水力停留时间为9h。
人工湿地设计手册美国EPA
废水=1MGD/3786(m3/D)
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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)
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三种湿地的示意图
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利用人工湿地处理 生活污水的工艺流程
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潜流人工湿地设计示意图(一)
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潜流人工湿地设计示意图(二)
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设计人工湿地的 技术参数
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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
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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 为各种水陆生生物提供生长 和繁衍地
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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
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
自然湿地 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
从系统的分类角 度
沼泽湿地 湖泊湿地 河流湿地 浅海滩涂湿地 人工湿地
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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
人工湿地工程设计方案
人工湿地工程设计方案目录人工湿地工程设计方案 (1)1.1.1.1治理目标 (1)1.1.1.2人工湿地工艺比选 (1)1.1.1.3人工湿地设计 (3)1.1.1.4植物选择 (4)1、配置原则 (4)2、配置分析 (4)3、配置选择 (5)4、种植要求 (5)1.1.1.5工程量统计表 (6)1.1.1.1治理目标本项目人工湿地主要用于处理漷县区域污水处理厂（站）尾水，深度净化水中有机物和氮磷等污染物，使出水达到地表口类标准，本次共建设人工湿地21 座。
选择投资省，工艺简单、运行费用低、管理简便的湿地工艺。
通过工程的实施，改善工程区周边河道水环境质量，同时充分考虑该流域生态恢复及湿地景观效果，利用湿地内不同种类植物的搭配，形成缤纷沼泽、芦苇溪岸、栈桥水畔等湿地小品景观。
1.1.1.2人工湿地工艺比选人工湿地类型按照水流方式不同分为表面流湿地和潜流湿地。
表面流湿地：污水在湿地土壤表面漫流，可在自然湿地基础上构造而成，同自然湿地净化原理最为接近，绝大部分污染物的去除是由长在植物地下茎、杆上的生物膜来完成。
表面流湿地充氧效果好，投资少。
不足之处是这种湿地不能充分利用湿地床及丰富的植物根系，净化负荷相对较低，占地面积较大。
潜流湿地：通过铺设炉渣、沸石、陶粒、砖块、碎石、细砂、土壤等填料层，使污水在湿地地表下渗流，充分利用湿地填料表面及植物根系上生物膜及其他各种作用处理污水，具有较高的处理效果和处理能力，同时由于水在地表下流动，保温性好，处理效果受气候影响较小。
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-1水平潜流湿地示意图垂直潜流湿地示意图不同类型人工湿地工艺与组合对特征污染物的去除效果不同，具有各自的特点，如下表。
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-1 人工湿地污染物去除效率%!-2本项目湿地形式选择，主要从污染物去除效率，占地面积、建设投资、运行原理等多方面考虑，建议采用水平潜流湿地作为本方案的湿地建设工艺。
EPA方法索引
EPA方法索引和相关标准品EPA 是美国国家环境保护局(U.S Environmental Protection Agency) 的英文缩写。
它的主要任务是保护人类健康和自然环境。
EPA 制定了一系列标准分析方法用于环境监测领域。
主要包括：EPA T01～T14 系列标准分析方法——空气中有毒有机物分析方法EPA IP1～IP10 系列标准分析方法——室内空气污染物的分析测定方法EPA 200 系列标准分析方法———金属的分析方法EPA 500 系列标准分析方法——饮用水中有机物的分析方法EPA 600 系列标准分析方法——城市和工业废水中有机化合物的分析方法SW -846 系列标准分析方法——固体废弃物试验分析评价手册1300 系列是毒性试验方法3000 系列是金属元素的提取方法3500 系列是半(非) 挥发性有机物的提取方法3600 系列是净化、分离方法5000 系列是挥发性有机物的提取方法6000 系列是测定金属的新方法7000 系列是原子吸收法测定金属元素8000 系列是有机物分析方法9000 系列是常规项目分析方法其中，500系列，600系列和8000系列是环境种有机物分析最常用的方法。
EPA 600系列方法是美国为贯彻“净水法”(CW A) 、“全国水体污染物排放消除制度”(NPDES) 和“许可证制度”,严格控制点源排放,保护地表水,使其免受城市和工业废水中有机物的污染而制定的。
EPA 500 系列方法是为执行“安全饮用水法”(SDW A) 和“国家一级饮用水法案”(National Primary Drinking Water Regulations) ,确保饮用水及饮用水源的质量而制订的。
EPA 500 系列是针对比较洁净的水样(饮用水、地下水、地表水) 开发的,有些方法仅用试剂水和饮用水验证过SW-846 系列集中贯彻了“资源保护回收法”和“陆地处置限制法规”的精神,包含了固体废弃物采样和分析试验的全部方法, 是在EPA200 ～EPA 600 系列的基础上发展起来的。
美国佛罗里达生态工程典范之三_世界人工淡水湿地_大沼泽生态恢复区_张立
WETLAND SCIENCE & MANAGEMENT Vol.9 No.3 Sept. 201342和越冬候鸟保护的积极性。
3.4 建立鄱阳湖湿地环境、资源及疫源疫病监测和研究体系建立面向整个鄱阳湖的湿地环境与资源监测和研究体系，运用“3 S”技术和常规监测技术对鄱阳湖湿地生态环境、生物多样性以及野生动物疫源疫病进行全面、系统的监测与研究，掌握各类湿地的动态变化和发展趋势，提供年度监测报告，为鄱阳湖湿地恢复与保育以及合理利用决策提供科学依据。
3.5 构建湿地资源信息数据管理系统，做好湿地保护规划建立湿地资源信息数据管理和湿地资源监测体系，对湿地水质变化、地下水位、植物群落、土壤养分的变化及土壤退化的情况等进行监测，及时评价湿地生态变化状况，将湿地水文变化控制在其阈值内，通过监测网络的运行，掌握湿地变化动态、发展趋势，定期提供监测数据与监测报告，为政府提供决策依据。
3.6 加大宣传教育的力度，提高公众湿地保育意识建设鄱阳湖湿地和越冬候鸟博物馆作为宣传教育基地，通过多种渠道向社会各界大力宣传湿地和越冬候鸟的重要性以及有关法律法规，提高公众对湿地功能的认识，从而营造良好的保护氛围。
同时建议在省内条件成熟的高校设立湿地学科相关专业，为湿地保护培养专业人才，为保护区在职人员提供相关培训，提升湿地保护队伍的专业技术水平。
3.7 加大打击力度，对破坏湿地的行为绳之以法加强湖区源头管理，深入湖区巡查，重点监控湖泊承包者、湖区放牧者以及在湖区异常活动人群，查找天网销售源头，监管剧毒农药去向，落实剧毒农药购销实名制管理措施，清除危害湿地与候鸟的各种工具。
同时，加强湖区车船登记管理，重点监控无牌无照车船的行踪。
对于破坏湿地、猎杀候鸟等违法犯罪行为，严格依法惩处，并深挖案件背后的“保护伞”，坚决捣毁违法犯罪网络。
3.8 实施移民工程，减少湿地区域的人为活动对鄱阳湖湿地生态系统保存最好、越冬候鸟分布最集中的地方，尤其是国家级和省级自然保护区内的居民进行搬迁，并进行必要的技能培训，减少这些湿地区域的人为活动，使湿地得到更好的恢复和保育。
人工湿地
（6）处理单元长宽及其比例
经验表明，人工湿地污水处理单元长度通常定为20～50 m。过长，易 造成湿地床中的死区，且使水位难于调节，不利于植物的栽培。潜流 湿地处理单元由于绝大部分的BOD和悬浮物的去除发生在进水区几米 的区域，因此也有一些学者建议，潜流湿地处理单元长度应控制在 12～30 m之间，以防止短路情况的发生。Kollaard 和Tousignant建 议，潜流湿地处理单元长度最小取15 m 为宜。
设计要点
厂址选择
2.2.1
（1）地形 （2）土壤渗透性 （3）水文学因素 地基准备 护堤
2.2.2 2.2.3
2.2.4
2.2.5 2.2.6
隔水层
基质选择 进出水及流量分布调节设施
2.2.7
湿地植物的选择
3 人工湿地的研究现状及趋势
3.1
人工湿地机理的研究
人工湿地污水处理单元长宽比R 从1∶1 到90∶1 不等。早期的湿地 研究者如Geartheart等认为，较高的长宽比有利于减少水流短路，使 得湿地水流更趋近于推流。 不过实际经验表明，一些表面流湿地的 推流状况与长宽比无关。Bounds等研究表明，在3 个长宽比分别为 4∶1 、10∶1 和30∶1 的平行潜流系统中，总悬浮物和BOD 的去除 率没有太大的区别。
湿地分为表面径流人工湿地和人工潜流湿地。（选自
《室外排水设计规范（GB50014-2006）》）
Constructed wetlands are artificial wastewater treatment systems consisting
of shallow (usually less than 1 m deep) ponds or channels which have been planted with aquatic plants, and which rely upon natural microbial, biological, physical and chemical processes to treat wastewater. They typically have impervious clay or synthetic liners, and engineered structures to control the flow direction, liquid detention time and water level. Depending on the type of system, they may or may not contain an inert porous media such as rock, gravel or sand. （from EPA 《manual constructed wetlands treatment of municipal wastewaters》1999）
人工湿地初步设计说明书
目录
1 概述...............................................................................................................................................1 1.1 陈家郭水库概况................................................................................................................1 1.2 水库水环境及周边生态环境调查....................................................................................1 1.2.1 陈家郭水环境质量调查..........................................................................................1 1.2.2 水库周边生态环境现状.........................................................................................3 1.3 项目建设的必要性及其意义............................................................................................5 1.3.1 建设“五个重庆”的需要 .........................................................................................5 1.3.2 构建“十二五规划”良好生态环境的需要 .............................................................6 1.3.3 保护群众生命财产安全、构建和谐社会的需要 .................................................6 1.3.4 保护生态环境、建设生态城市的需要.................................................................7 1.3.5 陈家郭水库生态修复的意义.................................................................................7
内陆自然型湿地修复与重建湿地工程有关参数计算方法
附录A湿地工程有关参数计算方法（1）湿地水量平衡公式湿地水量平衡关系是一个湿地水体输入与输出平衡关系式，湿地至少应每月或每个季度进行详细的水平衡分析：式中:V W——湿地中的水量或贮藏量,L3T——时间,TQ o——污水进水量,L3/TQ c——集水区径流量,L3/TQ sm——融雪量,L3/TQ b——隔堤损失量,L3/TQ e——为湿地出水量,L3/TP——降水量,L/TET——蒸散发速率,L/TI——地下水渗透,L/TA W——湿地水面面积,L2说明：污水进水量Q o。
污水的日进水量Q o是进入表流人工湿地的主要入水。
当表流人工湿地系统位于现有污水处理厂之后,则污水流量是可以测定的。
如果污水流量是未知的,可以用传统工程水文学方法估计。
(3)降雨P、融雪Q sm及集水区径流Q c。
进入湿地的降雨量包括在湿地表面区域的直接降雨P和湿地集水区的径流Q c。
融雪水Q sm是湿地集水区的融雪,成为输入湿地水量的一部分。
降雨量对湿地水平衡的影响是显著的,而融雪的影响是季节性的,至于Q c只在一些环境中才会成为重要影响因素。
(4)污水出水量Q e。
污水出水量Q e相当于在指定的时间周期内处理过的污水流出湿地的水量。
污水出水量反映了湿地的进水量、其他水增减量以及贮水变化量之间的平衡关系。
(5)蒸散发速率ET。
湿地的蒸散发速率ET是由于水面蒸发和湿地植物蒸腾造成的联合水损失。
蒸散发的作用是浓缩某些污染物浓度,可提高去除率。
在湿地中要精确地测量ET速率是很困难的,因此常取蒸发皿蒸发速率的某个百分数的数值作为湿地的ET。
考虑湿地敞水区和长满植物区域ET值存在一定差别,因此采用平均ET更为实际。
(6)地下水渗透I和隔堤损失量Q b。
地下水渗透量I和隔堤损失量Q b分别是湿地通过底部土壤和隔堤产生的水量损失。
渗透会减少出水量,但能提高水力滞留时间,提高污染物去除率。
由于土壤孔隙逐渐堵塞,渗透量将随着时间逐渐减少。
(7)湿地水深。
第四章 人工湿地的设计、运行和维护
时必须加覆盖层避免材料降解。
31
（2）聚乙烯：线型低密度聚乙烯和高密度
聚乙烯。安装难度大，抗刺破性差，但
抗紫外性好，修补容易，并且生产过程
不需要氯气，相对环保。价格稍贵。
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（3）聚丙烯：抗刺破性能最好，抗摩擦性 能良好，抗紫外光性能优良，制造不需 要氯气，是三种产品中最环保的，但价 格最贵。
可使废水流过的小孔，会提高土壤的多孔性，使废水适度流
动。实践发现，由于土壤的透水性不够，废水流过土壤表面 时产生了很多问题。
平流系统能有效降低生化耗氧量，减少悬浮固体，但由于它
们相对缺氧，所以这类系统要改进氨的硝化问题。它去除病 原体的效果极佳。
22
垂直流人工系统：以间歇的剂量将废水施用于床表面， 废水垂直渗透过多为砂砾的基质。
20
问题： • 有机负荷太高时容易堵塞。通常在潜流系统前面 有一个沉淀过程，以去除悬浮固体。此外，常常 采用多个进口，尽可能均匀地分散悬浮固体，避
免堵塞问题。
• 建造费用较高(是表流系统建造费用的4~8倍)，主
要是砂砾填充费用。
21
水平流人工系统：基库思法或根区法。60年代中期由基库思博 士首创的。它包括一个种有芦苇的轻粘土或粘重土矩形床。 废水水平地流过芦苇的根围。土壤结构通过添加钙和铁或铝 补充物来增加土壤沉淀磷酸盐的能力。 设计上存在的问题：基库思认为，扎进土壤的芦根死后形成了
安全和具有可见性。
35
4、流量分布设施 对于依靠重力自流的结构设计，V型槽或 水平的堤堰都很好。 对于小的系统，可采用聚氯乙烯管。
36
37
38
5、流量分布管道 废水从流量分布装置出来后应该被均匀地 分布在湿地的前端。对潜流湿地，布水
低影响开发LID
浅谈低影响开发摘要：随着城市化进程的加快，城市内涝问题也在我国各城市愈演愈烈。
末端治理为主的传统城市雨洪管理技术已经不能满足现代城市可持续发展的要求，以生态系统为根基，强调自然做功，倡导城市与自然共生的城市低影响开发理念展现出强大的优势，本文介绍了低影响开发研究概况和现有技术。
关键词：城市内涝低影响开发城市化的快速发展，扰乱了区域原有的水文循环过程，使城市化区域的雨洪灾害增多，近年来许多城市都发生了严重的城市内涝灾害，使城市部分功能瘫痪、生命财产损失惨重。
低影响开发（LID）以维持或恢复区域开发前的水文机制为目标，通过措施降低洪峰流量、减少洪量、延长汇流时间，其作用效果与透水面积相同，起到较好的涝灾减灾作用，可对因城市化减少的透水率进行减灾作用补偿。
1、低影响开发简介低影响开发（LID，Low Impact Development），是上世纪90年代提出的一种新的雨水管理与利用思维理念及工程技术方法，重点在于采用生态化的措施，如渗透、过滤、储存、蒸发和滞留等，尽可能从源头、分散式地维持城市开发建设过程前后的水文特征保持不变，希望有效缓解城市化带来的道路不透水面积增加、土壤下垫面硬化造成的径流总量、径流峰值与径流污染的增加等对环境造成的不利影响。
总的来说，低影响开发是雨水综合利用源头化、生态化、综合化发展的工程技术和管理措施，是解决日益严重的面源污染问题的一大重要思想。
低影响开发是一种强调通过源头分散的小型控制设施，维持和保护场地自然水文功能、有效缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重的城市雨水管理理念，20世纪90年代在美国马里兰州开始实施。
低影响开发主要通过生物滞留设施、屋顶绿化、植被浅沟、雨水利用等措施来维持开发前原有水文条件，控制径流污染，减少污染排放，实现开发区域可持续水循环。
与国外相比，低影响开发技术目前在国内应用较少，但已列入国家“十二五”水专项重大课题进行研究。
人工湿地系统设计说明
潜流式人工湿地设计计算书设计规模300t/d ；水质类型，农村生活污水。
1、集水调节池基本参数有效容积：V e =Q max ×HRT =12.5×6=75m 3式中：Q max —设计进水流量，m 3HRT —水力停留时间，h调节池高度取3m ，其中超高0.5m ，有效池深2.5m有效面积:Ae =Ve ℎe=752.5=30m 2式中：he —调节池有效高度集水调节池主要作用是均匀水质，稳定水量，起到一定的缓冲调节作用。
集水调节池设计规模为300m 3/d ，即12.5m 3/h ，水力停留时间HRT 按6小时计算，调节池有效容积为75m 3。
考虑现场实际情况， 调节池设计尺寸为：L ×B ×H=8×4×3m ； 实际有效容积L ×B ×H=8m ×4m ×2.5m=80m 3。
2、污水提升泵泵参数 流量：Q=10m 3/h ； 数量：3台，两用一备； 扬程：15m ； 功率：0.75KW ； 效率：40%。
3、人工湿地基本参数 人工湿地面积：A=Q×(C 0−C 1)×10−3q os；式中，A---人工湿地面积，m 2； Q---人工湿地设计水量，m 3/d ； C 0---人工湿地进水BOD 5浓度，mg/L ； C 1---人工湿地出水BOD 5浓度，mg/L ； q os ---表面有机负荷，kg/(m 2·d)；经计算，理论人工湿地面积A =300×(50−10)×10−3100×10−4=1200 m 2。
本项目受场地限制，人工湿地面积为750 m 2。
表面水力负荷q ℎs =QA =300750=0.4m 3/(m 2·d)。
人工深度一般小于2m ，本项目设计取值1.5m ，其中基质层厚度1.2m ，超高0.3m 。
人工湿地设计ppt课件
功能
人工湿地是利用与自然生态系统相似的物理、 化学、生物的三重协同作用来实现对污水的净化技术。
物理作用 过滤和沉淀 除去含有C、N、P 的有机及无机颗粒 物和悬浮固体
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）
挥发作用
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。
人工湿地的配套设施
人工湿地系统有两种： 表流湿地、潜流湿地。潜流系统可分为平流
湿地和垂直流湿地。 表流湿地
表流湿地通常是衬有不透水材料层的浅蓄水 池，填有土壤或砂砾基质，栽种露出水面的植物。 设计成水淹型，所以水位在基质表面之上，废水 在基质上面流动，通过稠密的植物，模拟天然湿 地的水流。它的建造费用较低。
潜流湿地的基质厚度约60 cm左右。
人工湿地的构造与工程参数是人工湿地工艺设计的核心， 包括水力学特性、湿地床构型和配套设施的构筑三方面。水力 学特性包括水力停留时间、水力负荷；湿地床构型设计包括水 力坡度、湿地床的长宽比和水位控制；配套设施的构筑包括进 出水装置、隔板装置和防渗设施。
设计中实际水力停留时间采用理论值的4O～80％ 。 水力坡度：表面流人工湿地采用0.5％ 或更小,潜流人工湿地采 用0.5～2％。
矿渣、粉煤灰对磷去除效果好。基质中游离氧化铁、氧 化铝和胶体氧化铁、氧化铝含量越高，其固定形成的磷酸铁 盐和磷酸铝盐数量越多，基质净化磷素的能力越强。
煤灰渣基质对有机污染物的处理效果较好。COD和BOD 的 去除率分别达71～88％和80～89％。设计时应根据污水所含 污染物配置合适的基质。
人工湿地设计（一）-epa案例
人工湿地设计（一）-epa案例1 湿地平均水深（h）由于湿地底部的不规则性，水深难以精确确定。
水深的可变性对于湿地运行也十分重要，例如湿地水深可能由于植物碎屑或凋谢物的堆积而减小，这时可适当增加出水堰的高度来增加水深，进而抵消有效水深的减少所带来的影响。
碎屑或凋谢物的最大积累量一般存在于湿地进水端，有研究表明运行15年的FWS湿地由于植物碎屑和凋谢物所造成的进水端植被区湿地深度变化约为0.08-0.12m。
一般挺水植物区域的水深和沉水区域的水深有所不同，前者大约0.6m，后者约1.2m。
设计计算时，通常采用平均水深来表征湿地深度，它代表整个湿地面积上的平均深度。
2 湿地容积（Vw）湿地容积用来表征湿地潜在的蓄水量，通常忽略植被、枯枝落叶和植物凋谢物及碎屑的容积。
湿地容积可用湿地面积和平均水深的乘积表示：V w=A w×h3 湿地孔隙率（ε）在FWS湿地中，植被及其凋谢物、碎屑、沉淀物等占据了水体的一部分，从而减少了可用于水的有效容积空间。
湿地孔隙率（ε）是水可以流过的总体积分数，其数值难以现场精确测量，且变化很大。
湿地空隙率的下降虽然减少了湿地的有效贮水容积，即减少了水在湿地内的停留时间，但却提高了水中胶体物质的絮凝效果，提高悬浮物的沉淀效率。
通常建议FWS湿地设计计算时完全植被区的孔隙率为0.65-0.75，植被密集的区域取下限值，而开阔水域的孔隙率一般取值1.0。
4 平均过水流量（Q ave）在FWS湿地中，平均过水流量表征进水流量（Q0）和出水流量（Q e）的平均值。
Q ave=（Q0+ Q e）/25 水力停留时间（t）水力停留时间（HRT，t）定义为有效的湿地水量与平均流量（Q ave）的比值。
理论水力停留时间t可以计算如下：t=（V w×ε）/ Q ave水力停留时间计算中使用的流量可以是平均湿地流量（Q ave）或最大或最小流量，具体取决于计算的目的。
6 水力负荷（q）水力负荷率（q）是湿地进水流量除以湿地表面积，表征在指定时间间隔内分配到湿地表面的废水深度。
人工湿地介绍与设计
宽度 8
等价污染量
2930 人
深度 0
水力停留时间
3.3天
建议各建一个100m x 40m的湿地系统
流入浓度估算 (mg/L)
COD BOD1 TSS FColi1 TN1
流入浓度预计 643.1 400.0 64.4 105 70.0 (2m021g//2/L4)
较广的植物类型，要充分考虑其在该工艺
的优势，能使其充分发挥自己的长处而居
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为达到全面的处理和利用效果，应进行
有机的搭配，如深根系植物与浅根系植
物搭配，丛生型植物与散生型植物搭
吸收N多的植物与吸收P多的植物搭配
以及常绿植物与季节性植物的季相搭配
等。在进行综合处理的一些工艺或工艺
段中，切忌配置单一品种，以避免出现
特 点 比 较
建造费用
使用和维修费用
备注 2021/2/4
人工湿地
传统系统
占地面积大
使用植物 土壤
输入能量少 $3,664,00
使用微生物
能耗高
使用化学药 钢筋混凝土结
$4,112,00
$45,000/年 兼性氧化塘和人工湿地
$152,000/年
带硝化功能的传11 统活 二级水处理
人工湿地的分类
人工湿地（Constructed Wetlands) ，它分为
和繁衍地
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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 2021/2/4
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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
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人工湿地的分类及结构
人工湿地的分类及结构目录1人工湿地的定义 (1)2 人工湿地的分类及结构 (1)2.1按湿地植物种类 (1)2.2按湿地功能定位和用途 (2)2.2.1 水质处理型人工湿地 (2)2.2.2 生境支持型人工湿地 (3)2.2.3 景观游憩型人工湿地 (3)2.2.4 雨洪调蓄型人工湿地 (4)2.3按水的流动状态 (4)2.3.1 表面流湿地 (4)2.3.2 水平潜流湿地 (5)2.3.3 垂直潜流湿地 (6)人工湿地的分类及结构1人工湿地的定义湿地是一种具有多功能的生态系统，被誉为“地球之肾”，具有保持水源、净化水质、蓄洪防早、调节气候和维护生物多样性等重要作用。
《湿地公约》将其定义为：不问其为天然或人工长久或暂时性的沼泽地、泥炭地水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6 m的水域。
自然湿地和人工湿地是自然界中常见的两类湿地。
美国湿地专家博士Hammer等将人工湿地定义为：“一个为了人类利用和利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植被、动物和水体组成的复合体”。
具体地，人工湿地就是通过模拟天然湿地的结构与功能，选择适宜的地理位置、地形，根据人们的需要人工建造和监督控制的湿地。
因此，人工湿地的概念有广义和狭义之分。
广义的人工湿地是指人类为满足生产、生活、防灾、污水处理等目的人工修的湿地（如塘坝、鱼塘、水景、稻田、水库、潜流湿地等）。
它以人类利益为主要目标，以社会服务为主要功能，不仅可以用于污水处理，还可以用于营造景观、恢复自然湿地等，因此可称为“功能性人工湿地”。
其中，主要用于实现水质改善功能的人工湿地，可以称为水净化人工湿地。
它可以分为水生植物系统（包括浮水植物系统、沉水植物系统、挺水植物系统）和湿生（耐湿）植物系统。
本文所指的人工湿地是狭义的人工湿地，即人工湿地污水处理系统。
人工湿地污水处理系统是人工建造的、可控制的和人工化的湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行污水处理。
人工湿地计算书
人工湿地计算书1、尾水提升泵房集水池基本参数集水池设计规模为30000m3/d，约折合1250m3/h，按水力停留时间HRT为0.25h计，集水井有效容积应为312.5m3,考虑到与污水厂原有排污管道相契合，集水设计尺寸为：LxBxH=15mx9mx5.7m，有效容积LxBxH=15mx9mx2.5m=337.5m3。
2、尾水提升泵泵参数流量420m3/h；五台，四用一备；扬程15m；功率30KW；效率74%，工作时间24h/d。
3、跌水复氧区跌水复氧区分为跌水坝，受水池两部分。
跌水坝设计跌水高度为1.6m，采用二级跌水；采用堰式出水，布水槽单宽流量取48m3/(h・m)，则布水槽长度为35m，整个跌水坝占地面积约100m2。
设置受水池1座，池深1.5米，占地面积约890m2。
另外在受水池出水端设置拦水坝1座，受水池出水从拦水坝顶部漫流分别进入潜流人工湿地和人工溪流。
为防止冬季来水中热量大量损失，该工程如进入冬季运行，拟设置超越管路，将跌水坝超越，尾水提升泵房来水直接进入受水池内。
4、人工湿地基本参数本项目主体处理单元分为潜流湿地区、人工溪流及人工湖、表流湿地、氧化塘四个区域，为便于设计计算，所有处理单元均按处理效率折算为表流湿地进行计算，折算系数k如下。
表8、折算系数取值表4.1、理论人工湿地面积计算（C0-C1）xl0-3]/q°s xl0-4其中A L为理论人工湿地面积（m2）计算公式：AL=[Q XQ为流量（m3/d）,设流量为30000m3/d。
C o为进水BOD（mg/l）,设定进水BOD为20mg/l。
C1为出水BOD（mg/1）,设出水BOD为10mg/l。
q os为表面有机负荷（kg/hm2・d），本项目取30kg/hm2・d（设计范围为15kg/hm2・d-50kg/hm2）经计算，理论人工湿地面积A L=100000m24.2、各单元有效面积计算潜流湿地：本项目潜流湿地面积为固定值A]=4500m2（受公园内地形限制）,折合成理论湿地面积为：A L1=4A1=18000m2人工溪流及人工湖：本项目人工溪流及人工湖面积为固定值A2=33770m2（满足公园水体面积要求），折合成理论湿地面积为：A L2=0.5A2=16885m2表流湿地：由于表流湿地和氧化塘的折算系数相同，故无需计算各自占地面积，根据现有场地地形条件，可令表流湿地与氧化塘占地面积相同。
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7
人工湿地简介
8
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。
NH4+ 80.5
66.7 17.1
面积 倾斜度 NO3-
125.8
30.6 75.7
22.5m2 < 0.73% Org N1
82.4
61.8 2255.0
大型湿地系统的设计
设计流量
表面流湿地k-C*（模型） 460 m3/d
长度 100 m
产生污水量
157 L/人/天
宽度 80 m
等价污染量
2930 人
深度 0.55m
水力停留时间
5.5天
建议建一个7.5m x 3m的湿地系统
流入浓度估算 COD BOD1 TSS FColi1 TN1 (mg/L)
流入浓度预计 1569.2 400.0 406. 105 162.9
(mg/L)
1
预测量降解比 173.9 24.7 40.2 68 132.3
率%
73.0 93.8 90.1 99.9 18.8
38
NPEO 表面活性剂及其衍生物
39
40
湿地面积的计算公式
A = (0.0365 Q/k) ln(Ci – C*)/(Ce – C*)
A ：湿地的设计面积 Q ：水流量 k ：降解速率常数 Ci ：进水污染物浓度 C*：湿地水体本底污染物的浓度 Ce： 要求出水污染物的浓度
K的取值 TSS
TN NH4-N NO3-N Org-N
人工湿地技术介绍
吴旭琲 博士
1
湿地概况
2
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
3
湿地的类型
从人类干扰的角 度
9
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
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）
挥发作用
－挥发性有机物(VOC)
微生物作用
氧化－还原反应 吸收降解
植物作用
气体运输作用 植物吸收 根系有利于微生物繁殖
NH4+
面积 倾斜度 NO3-
0.8 ha < 0.005% Org N1
53.2 49.1
16.8
47.5 20.8
14.3
10.8 57.6
1246.8
人工湿地实例介绍
27
Nativitas 人工湿地的建设
28
地点分析：
位于墨西哥市附近 北部：农场和园艺 场 南部：大城市 水资源缺乏 亟需污水处理系统
深度 0.55m
水力停留时间
பைடு நூலகம்
3.3天
建议各建一个100m x 40m的湿地系统
流入浓度估算 COD BOD1 TSS FColi1 TN1 (mg/L)
流入浓度预计 643.1 400.0 64.4 105 70.0 (mg/L)
预测量降解比 173.9 24.8 16.5 1092 61.8
率%
73.0 93.8 74.4 98.9 11.7
19
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
20
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
21
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)
22
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
29
Nativitas湿地系统的设计方案
30
预处理——稳定塘
31
二级处理——潜流湿地
32
三级处理——垂直流湿地
33
污染物在各级处理中的 净化效果
化学需氧量（COD) 总悬浮颗粒（TSS） 总氮(TN)
34
35
36
37
废水中的有机污染物的种类
杀虫剂 PAHs 和PCBs 激素 医药品 人体保健品 表面活性剂（NPEOs属 于雌激素）
10
人工湿地与传统系统的比较
特 点 比 较
建造费用
使用和维修费用
备注
人工湿地
传统系统
占地面积大
使用植物 土壤
输入能量少
能耗高 使用微生物
使用化学药品 钢筋混凝土结构
$3,664,00
$4,112,000
$45,000/年 兼性氧化塘和人工湿地
$152,000/年
带硝化功能的传统活性污泥 法的二级水处理厂
香蒲
54.26 1.77 1.10 17.72 4.23
COD 25.27
观赏性植物 47.59 3.59 3.69 18.30 3.24 29.63
平均数 50.93 2.68 2.39 18.01 3.74 27.45 （k17.5）
41
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
根系发达，茎叶茂密 抗病虫害能力强 有一定的经济价值
北美人工湿地常用的 植物有芦苇、香蒲、灯 心草、水葱、竹等
23
在湿地植物根系表面生长的生物膜
24
单户家庭的湿地系统设计
设计流量
表面流湿地k-C*（模型） 0.785 m3/d
长度 7.5 m
产生污水量
157 L/人/天
宽度 3 m
等价污染量
5人
42
放 映 完毕 谢 谢 各 位!
43
废水=1MGD/3786(m3/D)
11
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
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
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
自然湿地 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
从系统的分类角 度
沼泽湿地 湖泊湿地 河流湿地 浅海滩涂湿地 人工湿地
4
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
12
三种湿地的示意图
13
利用人工湿地处理 生活污水的工艺流程
14
潜流人工湿地设计示意图(一)
15
潜流人工湿地设计示意图(二)
16
设计人工湿地的 技术参数
17
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
18
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 为各种水陆生生物提供生长 和繁衍地