人工湿地说明

人工湿地说明一、概述人工湿地是一种通过人工设计、改造而成的半生态型污水处理系统，主要由土壤基质、水生植物和微生物三部分组成。此外，人工湿地对改善环境和提高环境质量有明显的作用，它增加了植被覆盖率，保持了生物多样性，改善了生态环境。人工湿地的优点：投资费用省，运行费用低，维护管理简便，水生植物可以美化环境，增加生物多样性。人工湿地的不足：污染负荷低，占地面积大，设计不当容易堵塞，处理效果受季节影响，随着运行时间延长除磷能力逐渐下降。人工湿地的适用范围：适于资金短缺、土地面积相对丰富的农村地区，不仅可以治理农村水污染、保护水环境，而且可以美化环境，节约水资源。二、类型和结构人工湿地按水流特征，可分为表面流人工湿地（图1-）、潜流人工湿地（图1-）。表流人工湿地建造费用较省，但占地面积大于潜流和垂直流人工湿地，且冬季表面易结冰，夏季易繁殖蚊虫，并有臭味。潜流型湿地的优点在于其充分利用了湿地的空间，发挥了系统间的协同作用，且卫生条件好，但建设费用较高。苏州克莱尔环保科技有限公司电话：[phone]第2页共17页图1-1表流湿地示意图图1-2潜流湿地示意图三、设计事项人工湿地的设计可参考《人工湿地污水处理技术导则》（RISN-TG006-2009）。应当根据实际情况因地制宜进行设计和运行。设计时首先确定污水的水量和水质，并根据当地的地质、地貌、气候等自然条件选择合适的人工湿地类型，然后根据相应的湿地类型进行设计。设计主要涉及以下几个方面：污染负荷、湿地面积、湿地床结构、基质材料选择、植被选择、水力状况、进水和排水周期等。1)污染负荷相对接触氧化和氧化沟等好氧生物技术，人工湿地污染负荷低，其进水污染物浓度特别是悬浮物SS浓度不能太高，建议不超过50mg/L，否则容易堵塞。不同类型人工湿地污染负荷取值范围变化较大。苏州克莱尔环保科技有限公司电话：[phone]第3页共17页2)湿地面积人工湿地的设计面积根据拟处理的水量确定，包括常规的污水的水量和汇流区域内的暴雨径流量。3)湿地床结构湿地床的构型对湿地系统的水力状况有着重要影响，构型参数包括长宽比、坡度、深度等。据工程经验，人工湿地系统的坡度宜为0.5%~1%，长宽比应大于2，深度的范围为0.2~1.2m。人工湿地设计时应尽量采用重力流的布水方式，以保证排水顺畅，节省能源。另外，湿地的出水口应设计为可调的，以便使整个湿地床体的水位可以人为调控。人工湿地的水力负荷根据污水量和湿地类型的不同差异比较大，一般来说潜流湿地的水力负荷大于表面流湿地的水力负荷。国内外人工湿地最常见的水力负荷为10~20cm·d-1，水力停留时间为0.5~7d。4)基质材料选择人工湿地系统多采用碎石、沙子、矿渣等基质材料作为填料。对于缺乏养分供给的基质或者孔隙过大不利于植物固定生长的基质，需在基质上方覆盖15~25cm厚的土壤，作为植物生长的基质。不同类型的基质对湿地的影响不同。中性基质对生物处理影响不大，但矿渣等偏碱性的基质则在一定程度上会影响微生物和植物的生长活动，因此，应用时需采用一定的预处理，如充分浸泡等措施。基质对废水中磷和重金属离子的净化影响最大，含钙、铁、铝等成分的填料有利于离子交换。钙、镁等成分和污水中的磷、重金属相互作用形成沉淀；铁、苏州克莱尔环保科技有限公司电话：[phone]第4页共17页铝等离子通过离子交换等作用将磷、重金属吸附于基质上。但随着时间的推移，基质对磷和重金属的吸附会达到饱和，湿地除磷和重金属能力便有明显下降。在确定选择的基质材料种类后，还应确定基质的粒径，以调整湿地的水力传导率和孔隙率。一般来说，小粒径基质具有比表面积大、孔隙率小、植物根及根区的发展相协调、水流条件接近层流等优点。但目前人工湿地的基质一般倾向于选择较大粒径的介质，以便具有较大的空隙和好的水力传导，从而尽量克服湿地堵塞问题。此外，基质的选择上还应考虑便于取材、经济适用等因素。5)植被选择湿地水生植物主要包括挺水植物、沉水植物和浮水植物。不同的区域，不同的生长环境，适宜生长的湿地植物种类是不同的。人工湿地一般选取处理性能好、成活率高、抗污能力强且具有一定美学和经济价值的水生植物。这些水生植物通常应具有下列特性：（1）能忍受较大变化范围内的水位、含盐量、温度和pH值；（2）在本地适应性好，最好是本土植物。植物种类一般3~7种，其中至少3种为优势物种；（3）对污染物具有较好的去除效果；（4）成活率高，种苗易得，繁殖能力强；（5）有广泛用途或经济价值高。人工湿地中使用最多的水生植物为香蒲、芦苇和灯心草，这些植物都广泛存在并能忍受冰冻。不同种类的水生植物适宜生长的水深不同，香蒲在水深0.15m苏州克莱尔环保科技有限公司电话：[phone]第5页共17页的环境中生存占优势；灯心草为0.05~0.25m；芦苇适宜生长在岸边和浅水区中，最深可生长于1.5m的深水区域。香蒲和灯心草的根系主要在0.3m以内的区域，芦苇的根系达0.6m，宽叶香蒲则达到0.8m。在潜流型湿地中，一般选用芦苇和香蒲，它们较深的根系可扩大污水的处理空间。而对于处理暴雨径流污染为主的人工湿地，要求湿地植物有很强的适应能力，既能抗干旱又能耐湿，而且还应具有抗病灾和昆虫的能力，一般选用芦苇和藨草。6)水力状况表流人工湿地水位一般为20~80cm，潜流人工湿地水位则一般保持在土壤表面下方10~30cm，并根据待处理的污水水量等情况进行调节。需重点考虑造成湿地堵塞的各种影响因素。湿地堵塞多发生在系统床体前端25%左右的部分，造成堵塞的物质大部分为无机物，这表明污水中的颗粒物在湿地床中的沉淀是造成湿地堵塞的主要原因。此外，植物根系及其附着物等也是湿地堵塞的一大诱因。四、施工事项人工湿地在建设过程中涉及的建筑材料主要包括砖、水泥、砂子、碎石、土壤等。人工湿地的施工主要包括土方的挖掘、前处理系统的修建、土工防渗膜的铺装、布水管道的铺设、基质材料的填装、土壤的回填和植物的种植。在施工过程中要合理安排施工顺序，严格按照湿地设计中配水区、处理区和出水集水区中各种基质材料的粒径大小，分层进行施工，详情见人工湿地基质材料组成剖面图（图1-）。苏州克莱尔环保科技有限公司电话：[phone]第6页共17页图1-3人工湿地基质材料组成剖面图人工湿地表层一般种植喜阳的水生植物，因此应建设在能被阳光直射的空旷的地方。在山区或丘陵可建成多级呈阶梯状的人工湿地，采取多级跌水充氧，与植物复氧一起，共同为湿地补充溶解氧。五、造价指标综合国内外的研究实践经验，人工湿地的投资和运行费一般仅为传统的二级污水厂的1/10~1/2，。具体的投资费用视地理位置，地质情况以及所采用的湿地基质而有差别，一些工程统计表明，表流人工湿地建设投资费用约150~400元/m2，潜流人工湿地建设投资费用约200~600元/m2。六、运行管理人工湿地的维护包括三个主要方面：水生植物的重新种植、杂草的去除和沉积物的挖掘。当水生植物不适应生活环境时，需调整植物的种类，并重新种植。植物种类的调整需要变换水位。如果水位低于理想高度，可调整出水装置；杂草的过度生长也给湿地植物的生长带来了许多问题。在春天，杂草比湿地植物生长8910111213i=2%防渗层砾石层100mm土工布碎石层100mm粗砂层200mm土壤层200mm进水区出水区处理区进水出水水流方向苏州克莱尔环保科技有限公司电话：[phone]第7页共17页的早，遮住了阳光，阻碍了水生植株幼苗的生长。杂草的去除将会增强湿地的净化功能和经济价值。实践证明，人工湿地的植被种植完成以后，就开始建立良好的植物覆盖，并进行杂草控制是最理想的管理方式。在春季或夏季，建立植物床的前三个月，用高于床表面5cm的水深淹没可控制杂草的生长，当植物经过三个生长季节，就可以与杂草竞争。由于污水中含有大量的悬浮物，在湿地床的进水区易产生沉积物堆积，运行一段时间，需挖掘沉积物，以保持稳定的湿地水文水力及净化效果。人工湿地（CW—ConstructedWetland）人工湿地污水处理技术是70年代末发展起来的一种污水处理新技术。它具有处理效果好、氮磷去除能力强，运转维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等特点，比较适合于技术管理水平不很高，规模较小的城镇或乡村的污水处理。相对其他的处理工艺人工湿地有以下优点：1.环境友好，对周边的环境有美化作用；苏州克莱尔环保科技有限公司电话：[phone]第8页共17页2.基建和运行成本低；3.日常管理简便4.对水力和污染负荷的冲击有一定缓冲能力；5.可提供和间接提供效益，如娱乐和教育；6.在废水处理和回用水处理中有良好的应用前景。A.潜流系统：污水在湿地床的表面下流动，一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截流等作用，提高处理效果和处理能力；另一方面由于水流在地表下流动，保温性好，处理效果受气候影响小，且卫生条件较好，是目前国际上应用和研究较多的湿地处理系统。潜流型人工湿地布水系统主要是将进水按一定方式均匀地分布在处理系统中，并且保证不发生短流和堵塞，在潜流型人工湿地处理系统中采用穿孔管布水或穿孔花墙布水系统。B.植物的选择当地植物种类主要为适应温带季节性淹水的水生、湿生植物。根据前期进行的现场考察和调研，流域的水生植物包括沉水植物、浮叶植物、挺水植物和漂浮植物。植物的群落配置是通过人为设计，把欲回复重建的水生植物群落，根据环境条件和群落特性按一定的比例在空间分布、时间分布方面进行安排，高效运行，达到恢复目标，即净化水质，形成稳定可持续利用的生态系统。根据规范、相关研究及湿地经验，潜流人工湿地可选择芦苇、蒲草、莲、水芹、水葱、茭白、香蒲、千屈菜、菖蒲、水麦冬、风车草、灯芯草，再力花，美苏州克莱尔环保科技有限公司电话：[phone]第9页共17页人蕉，黄菖蒲，梭鱼草，睡莲等挺水植物。伊乐藻、茨藻、金鱼藻、黑藻等沉水植物。根据实地考察和调研，并给予因地制宜、本图和强净化能力、生物多样性、经济效益和景观协调的原则，潜流人工湿地选择再力花，美人蕉，黄菖蒲，梭鱼草，睡莲作为人工湿地水质生态净化工程的挺水植物先锋物种。C.植物的栽种挺水植物的栽种挺水植物不需演替过程，可直接种植。该类植物属于宿根性多年生，能通过地下根状茎进行繁殖。可以在早春季节，这些植物发芽时，带根移植。在水比较深的地段，可以移栽比较高的植物，种苗栽植后，必须有三分之一以上挺出水面。浮叶植物的栽种浮叶植物植物的繁殖器官如种子、块根等比较粗壮，储存了足够的营养物质，在春季萌发时能够供给幼苗生长直至达到水面。菱的种植以撒播种子最为便捷，初夏季节移植幼苗效果也较好，只是移植时幼苗一定要大于水深。沉水植物的栽种该类植物的生长期大部分时间在水下，因而对水深和水下光照条件的要求较高。应该从水浅的岸边开始，并在低水位季节进行。D.基质的选择为了增强人工湿地去除污染物的效率，湿地中的填料或滤料是人为设计和筛选的。填料由土壤、陶粒、沸石、细沙、粗砂、碎瓦片或灰渣等构成，按一定的苏州克莱尔环保科技有限公司电话：[phone]第10页共17页厚度铺好，形成供植物生长和微生物附着的床体。E.结构设计进出水系统的布置：湿地床的进水系统应保证配水的均匀性，采用多孔管和穿孔花墙等配水装置。进水管应比湿地床高出0.5m。湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求，出水区的末端的陶粒，沸石填料层的底部设置穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。