人工湿地设计要点

5．6 人工湿地填料 5.6.1 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。 5.6.2 人工湿地常用的填料有石灰石、矿渣、蛭石、沸石、砂石、高炉渣 、页岩等，碎砖瓦、混凝土块经过加工、筛选后也可作为填料使用。 5.6.3 填料应预先清洗干净，按照设计确定的级配要求充填。 5.6.4 为提高人工湿地对磷的去除率，可在人工湿地适当位置布置具有吸 磷功能的填料，强化除磷。 5.6.5 在水平潜流人工湿地的进水区，人工湿地填料层的结构设置，应沿 着水流方向铺设粒径从大到小的填料，颗粒粒径宜为16~6mm，在出水区，应 沿着水流方向铺设粒径从小到大的填料，颗粒粒径宜为8-16mm。 5.6.6 人工湿地填料层的结构设置，垂直流人工湿地一般从下到上分为滤 料层、过渡层和排水层，滤料层一般由粒径为0.2~2mm之间的粗砂构成，厚 度为500-800mm左右；过渡层由4~8mm的砂砾构成，厚度为100-300mm左右； 排水层一般由粒径为8~16mm的砾石构成，厚度为200-300mm左右。 5.6.7 为避免布水对滤料层的冲蚀，可在布水系统喷流范围内局部铺设 50mm的覆盖层，粒径范围为8~16mm的砾石。
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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
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湿地的类型
从人类干扰的角度
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
5.4.4 在冬季易发生冻害的地区，人工湿地设计时应考虑以下两种保温防冻措 施： 1 低温环境时将人工湿地水位上升至人工湿地表面上≥50mm位置，形成表面 冰层对人工湿地填料区及水生植物根系进行保温。 2 在人工湿地表面覆盖树叶、树枝或农用塑料薄膜进行隔离，减少人工湿地 热量散失。 5.4.5 人工湿地防堵塞设计时，应综合考虑进水的悬浮物浓度、有机负荷、投 配方式、基质粒径、植物、微生物、运行周期等因素。可采用以下方法降低堵 塞的几率： 1 人工湿地采用多个单元并联运行时，可以考虑每隔5-7d对部分人工湿地停 止进水1-2d，采取间歇运行的方式。 2 可对进水进行预曝气，提高人工湿地基质中的溶解氧，更好地发挥微生物 的分解作用，防止土壤中胞外聚合物的蓄积。 3 选择合适的基质粒径及级配，基质粒径及级配的选择应综合考虑净化效果 和防止堵塞因素。 5.4.6 潜流人工湿地，水位控制应保证其接纳最大设计流量时，进水端不能 出现雍水现象，防止发生表面流。 5.4.7 人工湿地出水排放应按照当地有关部门要求设置排放口，排放口应采 取防冲刷、消能、加固等措施。
T lbhn Q
5．3 设计参数及公式 5.3.2 垂直流人工湿地主要设计参数如表5.2所示。
设计参数
COD表面负荷 NA 水力负荷q
TN表面负荷NTN NH4+-N表面负荷 NNH TP表面负荷NTP 停留时间 T
池底坡度 i
填料深度 h
二级处理 ≤20g/m2·d ≤80L/m2·d 3-10g/m2·d 2.5-8g/m2·d
5．5 防渗设计 5.5.1 人工湿地建设时，应在底部和侧面进行防渗处理。 5.5.2 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。 5.5.3 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。
人工湿地工艺设计
5．1 一般规定 5.1.1 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CODcr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。 5.1.2 人工湿地的进水，宜控制COD≤200mg/L，SS≤80mg/L。 5.1.3 人工湿地处理工程的接纳污水中含有有毒、有害物质时 ，其浓度应符合GB8978中《第一类污染物最高允许排放浓度》的 有关规定。
0.3-0.5 g/m2·d ≥2d ≥0.5% 800~1400mm
深度处理 ≤20g/m2·d ≤100L-300L /m2·d 3-10g/m2·d 2.5-8g/m2·d
0.3-0.5 g/m2·d ≥1d ≥0.5% 800~1400mm
5．4 结构设计 5.4.1 人工湿地池体可采用混凝土、砖、毛石或黏土结构，采用 混凝土和砖砌结构时池底需要设置不低于100mm厚的C10混凝土垫 层，采用黏土结构时，防渗要求需要符合5.5规定。 5.4.2 水平潜流人工湿地的单元长宽比宜控制在3:1-10:1之间， 垂直流人工湿地长宽比宜控制在1:1- 3:1之间。对于长宽比小于 1或不规则的潜流人工湿地，应考虑人工湿地均匀布水和集水的 问题。 5.4.2 潜流人工湿地设计中如采用多个人工湿地单元时，独立单 元面积不宜大于800m2。多个人工湿地并联时，各单元面积应平均 分布，并保证配水均匀。 5.4.3 潜流人工湿地的应保持一定深度，以保证人工湿地单元中 植物的生长及必要的好氧条件。在设计人工湿地时，应考虑雨季 暴雨径流带来的超高水位，此时淹没的最大深度应保证大部分植 物能够生存并发挥功能，淹没深度宜控制在200mm以下。
设计参数 COD表面负荷 NCOD
TN表面负荷NTN NH4+-N表面负荷NNH
TP表面负荷NTP 水力负荷 q
停留时间 T 池底坡度 i 填料深度 h
二级处理 ≤16g/m2·d
深度处理 ≤16g/m2·d
2.5-8g/m2·d 2-5g/m2·d
2.5-8g/m2·d 2-5g/m2·d
0.3-0.5 g/m2·d 0.3-0.5 g/m2·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) 水平潜流湿地 (Subsurface Flow Wetlands缩写为SSFW) 垂直流湿地(Vertica1 Flow Wetlands缩写为 VFW)
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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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
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人工湿地的设计要点
预处理要求 工艺形式 设计参数 构造设计 防渗设计 填料设计 植物配置 布水与集水方式
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人工湿地的预处理要求
4．1 一般规定 4.1.1 为保证人工湿地处理效果，生活污废水及污染雨 水应经预处理方可进入人工湿地进行处理。 4.1.2 预处理系统的设计应达到下列要求：
Landscape Water Engineering
景观水工程 —人工湿地设计要点
南京林业大学 荆肇乾 教授
人工湿地设计要点
大家好，今天我们讲人工湿地设计要点。人工湿 地作为景观湿地的最重要类型，掌握其工艺、构 造、植物配置等设计方法至关重要。其设计不仅 要关注一定的景观效应，更要从景观水体保护和 维持方面重视其净化功能。尤其是人工湿地往往 作为景观水体的防御屏障，需要结合来水水质特 征确定设计参数和布置方式。
≤40L/m2·d
≤200L-500L /m2·d
≥3d
≥0ห้องสมุดไป่ตู้5d
≥0.5%
≥0.5%
700-1000mm
700-1000mm
A Q(C0 Ce ) N
5．3 设计参数及公式 1 用污染负荷计算人工湿地面积
A Q(C0 Ce ) N
2 用水力负荷计算人工湿地面积
A Q q
3 水力停留时间T
5．7 植物选配 5.7.1 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。 5.7.2 人工湿地常用的植物有芦苇、香蒲、菖蒲、旱伞草、美人蕉、水葱、灯心 草、水芹、茭白、黑麦草等。 5.7.3 植物种植时间宜选择在春季。为提高低温季节净化效果，人工湿地植物宜 采取一定的轮作方式，秋冬季节可种植黑麦草、水葱、水芹等具有耐低温性能的植 物。 5.7.4 植物种植初期的密度可根据植物种类进行选择，芦苇行距、株距分别为 30cm、30cm；香蒲行距、株距分别为30cm、30cm；菖蒲行距、株距分别为25cm、 20cm；旱伞草行距、株距分别为30cm、30cm；美人蕉行距、株距分别为30cm、20cm ；水葱行距、株距分别为30cm、20cm；灯心草行距、株距分别为30-45cm、30-45cm ；水芹行距、株距分别为5-8cm、5-8cm；茭白行距、株距分别为50cm、50cm；黑麦 草行距为15-30cm。 5.7.5 植物种植时，应保持池内一定水深，植物种植完成后，逐步增大水力负荷 使其驯化适应处理水质； 5.7.6 同一批种植的植物植株大小应均匀，不宜选用苗龄过小的植物。
1 去除悬浮物，漂浮物以及降解有机物的能力； 2 具一定水量平衡能力； 3 污泥处理和容纳能力。 4.1.3 预处理程度根据具体水质情况与水质要求，选择 一级处理、强化一级处理和二级处理等适宜工艺，以达 到协同削减有机污染物的目的。
人工湿地预处理设施 化粪池 调节池 厌氧池 活性污泥池 接触氧化池 生物滤池
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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
1万多美元，是热带雨林的7倍，是农田生态系统的160 倍!
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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。
由于景观水工程更多的 强调景观与水处理工程的结合， 人工湿地在水景观设计中应用较 为普遍。
5．8 布水与集水方式 5.8.1 为保证人工湿地配水、集水的均匀性，集配水系统宜采用穿孔管、 配（集）水管、配（集）水堰等方式。 5.8.2 当水平潜流人工湿地采用多池并联运行时，进水区可设置V形槽或溢 流堰，各池应均匀配水。 5.8.3 水平潜流人工湿地可采用穿孔花墙配水、并联管道多点布水或穿孔 管布水等方式，保证水流从进口起沿水平方向流过填料层后均匀流出。穿孔 花墙孔口流速不宜大于0.2m/s。穿孔管流速宜为1.5~2.0m/s，配水孔宜斜向 下45º交错布置，孔口直径不小于5mm，孔口流速不小于1m/s。 5.8.4 垂直流人工湿地宜采用穿孔管配水，穿孔管应均匀布置。穿孔配水 管应设置在滤料层上部，配水管流速及配水孔要求同5.8.3。 5.8.5 水平潜流人工湿地与垂直流人工湿地宜采用穿孔管集水，穿孔集水管 应设置在末端底层填料层，集水管流速不宜小于0.8m/s，集水孔口宜斜向下 45º交错布置，孔口直径不小于10mm。
5．2 工艺形式 5.2.1 自由表面流人工湿地
5.2.2 水平潜流人工湿地
5.2.3 垂直潜流人工湿地 5.2.4 组合式人工湿地
5．3 设计参数及公式 5.3.1 生活污水或具有类似性质的污水，经过一级处理和二级 处理后可直接采用水平潜流人工湿地进行处理，相应的人工湿地 作为二级处理和深度处理设施，污染水体和雨水处理可以参照深 度处理参数，其主要设计参数如表5.1所示。