人工湿地处理系统

5.2 溶解氧（DO） 污水进入湿地后主要有两个需氧因素： 碳化需氧量和硝化需氧量。而水中的 复氧的途径包括：大气复氧和通过植 物茎叶传导输送。

六、典型的人工湿地工艺
七、国内人工湿地应用实例

7.1 深圳白泥坑人工湿地处理系统
1990年7月在深圳建起我国第一 个人工湿地污水处理工程——白泥坑 人工湿地处理系统。 白泥坑人工湿地污水处理系统位于深 圳市宝安县白泥坑村南500m处。水系 沿山角流向海湾属海洋性气候。占地 面积189亩，日处理量3100m3/d废水。
人工湿地概述
一、概述
湿地是地球上一种重要的生态系统，享有“地球之肾” 的美誉，处于陆地生态系统(森林和草地)与水生生态(如 深水湖和海洋)之间。 世界上对湿地的定义有很多，其中国际上比较公认的 是1971年由苏联、加拿大、澳大利亚、英国等36国在伊朗 签署的拉姆萨尔条约—《湿地公约》，其定义为“天然或 人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或浅水域地带、静 止或流动、淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超 过6m的水域。” 湿地不仅可以调蓄水量，调节气候，为珍奇动物提供 良好栖息地，而且还可以净化污水。 湿地系统一般可以分为2大类:天然湿地和人工湿地。 人工湿地的设计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实现对废水的有效处理。

五、影响人工湿地处理的因素
5.1 温度 同一般生物法处理一样,温度直接影 响系统中生物的活性，从而影响系统 的污染降解效率。在人工湿地中，除 进水温度外，表面流式较容易受环境 温度影响，而潜流式人工湿地受到的 影响则较小。

沈阳浑南人工湿地位于沈阳市浑南新区中心区， 其潜流式湿地占地6500m2。
三、人工湿地的构造

人工湿地系统是在一定长宽比及底面坡度的洼地 中，填充一定的填料（如土壤、砾石等）形成填 料床，在床表面种植具有处理性能好、成活率高、 抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的 水生植物（如芦苇等）而构成的一个独特的动植 物生态系统。
1.湿地中的填料



又称为基质。以处理SS基质在人工湿地中为植物 提供物理支持，为各种化合物和复杂离子提供反 应界面及对微生物提供附着。常用到的基质有土 壤、砾石、砂、沸石、碎瓦片、灰渣等。 、COD和BOD为主要特征污染物时可选用土壤、细 沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣中的一种或几种 为基质。对脱N除P要求高的，可以选择对这两者 有较强去除能力的基质进行优化组合。如采用沸 石和石灰石的结合既考虑了沸石对氨氮的吸附、 活化土壤中难溶性P及进行生物再生作用又利用 了石灰石对P的高吸附特性，达到同时脱N除P的 目的。 现在基质的选择多偏向于较大颗粒的粒径，原因 是水流在粒径较大的基质床内的短路最小，能够 形成渠流，并且堵塞现象发生少，不易分散。

根据污水在湿地中水面位置不同，人工 湿地可分为：表面流人工湿地和潜流型 人工湿地。 1.表面流人工湿地(SFCW)类似于自然湿 地，污水从湿地床表面流过，污染物的 去除依靠植物根茎的拦截作用以及根茎 上生成的生物膜的降解作用。这种湿地 造价低，运行管理方便，但是不能充分 利用填料以及植物根系的作用，在处理 废水的过程中容易产生异味、孽生蚊蝇， 在实际应用中一般不采用。 2.潜流人工湿地(SSFCW)系统中，污水 在湿地床中流过，因而能充分利用湿地 中的填料，并且卫生条件好于表面流人 工湿地。

二.人工湿地分类
根据湿地中主要植物形式人工湿地 可分为: 1.浮游植物系统; 2.挺水植物系统; 3.沉水植物系统。 其中沉水植物系统还处于实验室研 究阶段,其主要应用领域在于初级处理 和二级处理后的精处理。浮游植物主要 用于N、P去除和提高传统稳定塘效率。 目前一般所指人工湿地系统都是指挺水 植物系统。


基质的物理化学作用主要是填料对磷的吸 收、过滤和与磷酸根离子的化学反应，因填 料不同而存在差异。 但填料对磷的这种吸附和沉淀作用并不是 永久性的，而是部分可逆的。植物的生长状 况也直接影响到去除效果的好坏，在春季和 夏季，植物生长迅速，生物量增加，对磷的 吸收加快，出水中磷含量减少，而在秋季植 物枯萎后，吸收速度放慢，冬季死亡的植株 会释放磷到湿地中，致使出水磷含量上升， 无机磷含量甚至高于进水。
7.2 山东胶南市污水处理厂 胶南市排水系统多采用雨污分流制，工业废 水与生活污水量之比为1：4，工业废水主要来源 于造纸，化工，印染，纺织，食品加工，酿造， 橡胶，热电等企业。建成的胶南污水处理厂设计 处理规模为60000ｍ3/d，总投资为3000万元，占 地面积为76.7hm2，全部为盐碱荒滩。

7.3热带和亚热带区域水质改善、回用与水生 态系重建的生物工艺学对策研究 1996年以来，深圳市环境科学研究所开展了" 热带和亚热带区域水质改善、回用与水生态 系重建的生物工艺学对策研究"（1996.91999.9）项目，此项目为为欧盟科学研究与 发展部主管的"与第三世界国家和国际组织合 作"项目， 是由中国、德国和奥地利的六个 研究单位合作开展的。 1997年5月到11月，深圳市环境科学研究建成 了人工湿地研究试验点，修建了小试和中试 试验工程，不仅在理论上作了大量研究工作， 同时在技术上积累了很多宝贵的经验。对严 重受污染的超过地面水标准GB3838-88 V类标 准的水经系统处理后，出水可达到III类标准。

表面流人工湿地
潜流人工湿地

根据污水在湿地中水流方向的不同， 人工湿地可分为：水平流人工湿地和 垂直流人工湿地。 1.水平流人工湿地(HSFCW)系统。污 水以近水平流方式在系统表面以下流 向出口。

2.垂直人工湿地(VSFCW)系统。该系统通 常在整个表面设置配水系统，并周期性进 水。通过系统下部出水，水流在系统表面 以下。目的是系统可以排空水，以最大程 度的进行氧补给。也有部分是连续进水的。

凤眼莲
浮萍/浮莲
槐叶萍
水鳖
灯心草
香蒲
菖蒲
矮化美人蕉
茭白
黄花鸢尾
四.人工湿地去除污染物的机理

4.1 人工湿地去除有机污染物的机理 污水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤 作用，可以很快地被截留而被微生物利用。而 污水出水中的可溶性有机物则可通过植物根系 和生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而 被分解去除。 因此湿地床对有机物的去除作用是物理的截留 沉淀和生物的吸收降解共同作用的结果。废水 中大部分有机物最终是被异氧微生物转化为微 生物体及CO2和H2O，通过对填料床的定期更换 及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系统 中去除。
目前，美国、丹麦、德国、英国均有大 量应用于污水处理的人工湿地系统，而且其 推广应用领域在不断扩大，日益引起人们的 广泛关注。 尽管国内在这方面的研究起步较晚，但 由于其基建投资少、运行费用低(为生物处 理的1/5一1/6)、能耗少、操作简单，不仅 适用于生活污水，对某些工业废水、农业废 水、垃圾渗滤液等也有良好的净化效能，因 此发展速度较快。1990年，国家环保总局华 南环保所建造的深圳市宝安县白泥坑人工湿 地工程，以及内蒙古赤峰市宁城县天义镇人 工湿地处理废水工程、成都市活水公园的人 工湿地塘床系统都是这方面的典型实例。


深圳市环科所人工湿地试验点中试系统水质净化效果（采样时间99.6.16）
pH 进水水质 出水水质 7.73 6.74
SS 33 4.0
CODMn 15.76 3.26
BOD5 11.93 1.12
T-N 7.67 1.12
T-P 0.700 0.032
深圳市环科所人工湿地试验点小试系统
深圳市环科所人工湿地试验点中试系统

经过近两年的试验运转，出水效果较好。除 氨氮指标效果不明显外;其余指标均能达到 国家规定的二级处理排放标准。该工程无动 力消耗，管理较方便，除每月作一次水质监 测外，平时无需其它管理。从外观看，进水 水质略显浑浊，但无色无臭，是一个村镇排 出的生活污水及少量村办企业的废水汇合而 成。其运行费用为0.02元/m3仅为传统活性 污泥法的10％地处理系统对氮的去除作用包括 基质的吸附、过滤、沉淀以及氨的挥发，植 物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。 另外，人工湿地中的填料也可通过一些 物理和化学的途径如吸收、吸附、过滤、离 子交换等去除一部分污水中的氮。 但氮的去除主要还是通过湿地中微生物 的硝化和反硝化作用。


在土壤—植物系统中，有机氮首先被 截留或沉淀，然后在微生物的作用下转化 为氨态氮，由于土壤颗粒带有负电荷，氨 离子很容易被吸附，土壤微生物通过硝化 作用将氨离子转化为NO3ˉ，再经反硝化菌 作用变成N2逸出。同时污水中的无机氮可 作为植物生长过程中不可缺少的物质而直 接被植物摄取，并合成植物蛋白质等有机 氮，通过植物的收割而从废水和湿地系统 中去除。
4.3 人工湿地对磷的去除 人工湿地对磷的去除是由植物吸收、微生 物去除及基质的物理化学作用而完成的。 废水中的无机磷在植物吸收及同化作用下， 可变成植物的有机成分（如ATP，DNA，RNA 等），通过植物的收割而得以去除。 生物对磷的去除，包括对磷的正常同化作 用和对磷的过量积累。一般二级污水处理 中，当进水磷含量为10mg/l时，微生物对 磷的正常同化去除，仅是进水总量的4.5% ~ 19%，所以，微生物除磷主要是通过强化 后对磷的过量积累来完成的。

4.4人工湿地对悬浮物及病原菌的去除 对于潜流式人工湿地，对悬浮物的去 除主要是通过湿地填料的吸附和截流，其 原理类似于砂滤 ，所以具有较高的去除 率。也正是因为这样，为防止堵塞潜流式 人工湿地对于进水的无机悬浮物要求较高 （小于20mg/L）。 研究发现，像大多数自然处理技术一 样，人工湿地可以去除污水中的病原菌， 其原理尚不清楚，去除率不确定，但很有 效。
2.植物
可用于人工湿地的植物有：芦苇、香蒲、灯 心草、风车草、水葱、香根草、浮萍等，其 中应用最广的是芦苇。 植物的选择最好是取当地的或本地区天然湿 地中存在的植物，以保证对当地气候环境的 适应性，并尽可能地增加湿地系统的生物多 样性以提高湿地系统的综合处理能力。 植物的栽种方式有播种法和移栽插种法。移 栽插种比较经济快捷。