人工湿地的发展、分类及机理.docx

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1、人工湿地1人工湿地概念及其发展一、人工湿地的概念人工湿地是人们有目的地建立一种与天然湿地相似的人工生态系统，水特征为水饱和或淹水状态，植物是具有耐湿或水生植物，土为水成土。人工湿地有狭义和广义两种概念。根据《湿地公约》，广义的人工湿地包括：①养殖池塘；②池塘：小水塘、灌溉池塘，面积<8hm2；③灌溉土地：灌渠、水稻田；④季节性泛滥的农田：湿草地、牧场；⑤盐业用地：盐生洼地、盐田等；⑥蓄水用地：水库、水坝、库区、河堰，面积>8hm2；⑦低洼地：泥土、砖块、砾石等洼地、矿区池塘；⑧废水处理区：沉淀池、氧化塘等；⑨运河、水沟等。狭义的人工湿地是指用于降解污染

2、物的人工湿地。本文设计的湿地为此类湿地。狭义的人工湿地依据不同的分类方式和理解角度，所产生的人工湿地概念也不尽相同。功能上概念：人工湿地是依据土地处理系统级水生植物处理污水的原理，由人工建立的具有湿地性质的污水处理生态系统。结构组成上概念：人工湿地是由独特的土壤（基质）和生长在其上的耐湿或水生植物组成，是一个有人为参与的基质—植物—微生物的生态系统。净化机理上概念：人工湿地利用基质—植物—微生物间的物理、化学和生物三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解实现对污水的净化。二、人工湿地的发展最早的人工湿地是1903年建在英国约克

3、郡Earby的湿地系统，该系统一直持续运行到1992年，但这只是人工湿地的雏形。1953年德国的Dr.KatheSeidel在其研究工作中发现芦苇能去除大量有机和无机物，随着这一现象的发现，在60年代中期，Dr.Seidel与Dr.Kichuth合作并由Dr.Kichuth开发了“根区法”（RZM）——在水平潜流湿地中种植芦苇，降解有机物，通过硝化反硝化去除氮，通过沉淀作用去除磷。“根区法”理论的提出，标志着人工湿地污水处理机理的初步萌芽。与此同时，出现了“厌氧微生物和芦苇处理污水”复合系统，由美国的国家空间技术实验室研究开发。自西德1974年建成第一

4、座完整的人工湿地以来，人工湿地在20世纪80年代得到了迅速的发展。我国在“七五”期间开始人工湿地的研究。天津市环保所在1987年建立了我国第一个芦苇湿地工程，随后，北京昌平于1989年建立了自由水面流人工湿地，1990年，国家环保局华南环境科学研究所与深圳东深供水局在深圳白泥坑建成了湿地处理系统示范工程。目前，人工湿地正在向景观、绿化、资源与污水深度处理相结合的方向发展，国内最典型的实例是四川成都活水公园。人工湿地正作为一种独具特色的新型污水处理技术正式进入水污染控制领域。2人工湿地的分类根据水的流动状态，人工湿地系统分为自由水面系统，又称表面流湿地；

5、潜流系统，又称潜流湿地，分为水平潜流系统和垂直潜流系统。一、表面流湿地污水从系统表面流过，氧通过水面扩散补给。这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点，而且该湿地系统与自然湿地最为类似，具有较高的生态效益。但这种湿地系统占地面积大，水力负荷率较小，去污能力有限，运行受气候影响较大，夏季有孳生蚊蝇的现象。图3-1表面流人工湿地结构简图（a）主视图（b）剖面图二、水平潜流湿地水平潜流人工湿地污水从进口经由砂石等系统介质，以近水平流方式在系统表面以下流向出口，在此过程中，污染物得到降解。介质通常选用水力传导性良好的材料，氧主要通过植物根系释放

6、。水平潜流湿地的水力负荷和污染负荷较大，对污染物去除效果好；缺点是系统内氧含量较少，硝化效果不如垂直流人工湿地。图3-2水平潜流人工湿地结构简图（a）平面图（b）剖面图三、垂直潜流湿地垂直潜流人工湿地系统该系统通常在整个表面设置配水系统，污水从表面纵向流向填料床底部，氧可以通过大气扩散和植物传输进入人工湿地。该系统有较高的好氧处理能力，因此硝化能力强。为防止堵塞，填料级配复杂，建造要求高，落干/淹水时间长，操作相对复杂。图3-3垂直流人工湿地结构简图（a）平面图（b）剖面图三种类型人工湿地比较类型表面流人工湿地水平潜流人工湿地垂直潜流人工湿地特点污水在

7、湿地的表面流动，水位较浅，多在0.1～0.6m，与自然湿地最为接近污水在湿地床的内部流动，从一端水平流过填料床污水在湿地床的内部流动，从湿地表面纵向流向填料床的底部，或者从底部流向顶部。优点工程投资低，运行成本最低水力负荷较高，对污染物去除效果好；很少有臭味和蚊蝇现象；运行成本较低硝化能力高，可用于处理氨氮含量较高的废水。运行成本较低缺点系统的处理效果受温差变化影响大，夏季滋生蚊蝇产生臭味，卫生条件较差，冬季或北方地区则易发生表面结冰现象控制相对复杂；脱氮、除磷的效果不如垂直流人工湿地；造价较高控制相对复杂；工程造价较高人工湿地对污水处理及水质净化的应

8、用很广泛，主要应用在以下方面：①雨水径流和农业径流净化；②乡城镇农村生活污水处理和住宅中水回用