第一篇：人工濕地生活污水處理技術

人工濕地生活污水處理技術

(一)基本概念

人工濕地實質是一個綜合生態系統，主要應用生態系統中各個共生物種的能量和物質循環的再生作用，在促進廢水中污染物良性循環的前提下，充分發揮資源生產潛力，獲得污水處理與資源化的最佳效益，防止污水對環境造成二次污染。

(二)技術原理

人工濕地污水處理技術的原理是通過人工建造和控制來運行與沼澤地類似的地面，將污水有控制地投配到濕地上，使污水在濕地土壤縫隙和表面沿一定方向流動的過程中，利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水進行處理的一種技術。其生態系統的作用機理包括吸附、滯留、過濾、沉淀、微生物分解、轉化、氧化還原、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的其他作用等。

(三)系統分類

人工濕地處理系統可以分為以下幾種類型：自由水面人工濕地處理系統、潛流型人工濕地處理系統、垂直水流型人工濕地處理系統等。

系統去除的污染物范圍廣泛，包括N、P、SS、有機物、病原體等。在進水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除率可達85%～95%，COD去除率可達80%以上，出水中BOD5的濃度在10mg/L，SS小于20mg/L。廢水中大部分有機物作為異樣微生物的養分，最終被轉化為微生物有機體、CO2和H2O。

(四)技術特點

人工濕地處理系統同時具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡單、投資少、運行費用低等優點，非常適合中、小型村莊生活污水的集中處理。

(五)適用范圍

1.人工濕地污水處理技術易受氣候條件影響，南北差異較大，北方大部分地區冬季溫度較低，難以維持生態系統的正常運行或保證污水處理效果。因此在選用該技術時，要選取合適的植物，并且要充分考慮項目地植物過冬問題。

2.該處理技術適用于農村集中式和分散式污水處理，根據各地土地充裕情況、居住方式和經濟狀況而定。對于居住較為分散、土地寬裕的村莊，可選用分散式處理方式，以戶為單位，充分利用農村零星空地，建設小規模濕地處理系統，可同時滿足凈化污水和美化環境的效果。集中式處理系統，更適宜于居住集中、土地有限的農村，尤其是撤村并鎮和新建的農村社區，各戶將污水通過管網或溝渠排入處理系統集中處理。

3.該技術對于項目地地形條件的要求較為寬松，設計時可因地制宜。

(六)注意事項

采用人工濕地處理技術，主要注意以下幾點：

1.人工濕地處理技術必須做好防滲系統，對于農村地區濕地防滲可采用土工膜或三灰土夯實等簡易實用的方法。

2.人工濕地植物的選取。濕地植物是濕地處理系統最明顯的生物特征，它是人工濕地的主要組成部分，在污水處理過程中起著重要作用。濕地植物選取時應因地制宜，綜合考慮植物的以下特征：耐水、根系發達、多年生、耐寒、吸收氮、磷量大、兼顧觀賞性和經濟性、要盡量選擇當地的土著種。目前，常用的有蘆葦、香蒲、菖蒲、美人蕉、風車草、彩虹鳥、水竹、水蔥、大米草、鳶尾、蕨草、燈芯草等。

3.人工濕地植物栽種初期的管理主要保證其成活率。濕地植物栽種最好在春季，植物容易成活。如果不是在春季栽種而在冬季，應做好防凍措施，在夏季應做好遮陽防曬。總之，要根據實際情況采取措施以確保栽種植物的成活率。

4.植物栽種初期為了使植物的根扎得比較深，需要通過控制濕地的水位，促使植物根莖向下生長。

5.做好日常護理防止其他雜草滋生并及時清除枯枝落葉，防止腐爛污染。

6.對不耐寒的植物在冬季來臨之前要做好防凍措施或及時收割。

第二篇：人工濕地污水處理技術

人工濕地污水處理工藝設計與研究設想

摘要：人工濕地作為一種新型生態污水處理技術，在實際應用中取得了快速發展。為了適應我國對這一技術的迫切需要，本文介紹了目前人工濕地污水處理的工藝結構、基本設計方法，闡述了人工濕地污水處理系統工藝設計的主要內容及存在的若干問題，并提出了開展人工濕地工藝設計研究的一些設想。

關鍵詞：人工濕地；污水處理；工程設計

Abstract : As a new type of ecological wastewater treatment technology ,constructed wetland has been developed at a great speed in its application.In order to satisfy the urgent need of this technology in China ,the basic configuration , types and design methods of current wastewater treatment technology by constructed wetland are introduced ,and the main contents and problems of the process design of constructed wetland for wastewater treatment are summarized , and some research interests are proposed in this paper.Key words : construced wetland;wastewater treatment;process design 引言

近年來，各種水處理技術在實際應用中取得了不斷的發展，特別是作為二級處理的活性污泥法以其工藝相對成熟、運行穩定、處理效果好而成為城市污水處理的主流工藝，但傳統的活性污泥不僅基建投資大，運行費用高，且主要以去除碳源污染物為目的，對氮、磷等營養物質的去除則微乎其微，經處理后的出水排入水體后仍將引起“富營養化”等環境問題。三級處理雖可解決上述問題，但因投資和運行費用昂貴而難以大面積推廣。同時事實也說明，單純依靠傳統的人工處理方法在我國當前的情況下尚難以從根本上解決水污染問題，只能延緩其發展趨勢。70年代以來，人工濕地處理技術的提出和發展，為綜合解決上述問題提供了一種新的選擇。

人工濕地是一種人工建造和監督控制的與自然濕地相類似的地面，是人為地將石、砂、土壤等一種或幾種介質按一定比例構成基質，并有選擇性地植入植物的污水處理生態系統[1]。由于人工濕地具有處理效果好、建設和運行費用低、易于維護管理等優點[2,5 ]，因而受到世界各國的普遍重視，成為近年來發展較快的一種污水處理新技術[6]。

但是，由于人工濕地污水處理技術還處于開發階段，尤其在我國人工濕地污水處理技術的發展及其應用時間還相對較短，還沒有比較成熟的設計參數，其工藝設計也還處于試驗階段；人們對其的認識較少，加之存在許多亟待解決的問題，因而人工濕地的應有潛力未能得到深入挖掘。本文將在闡述人工濕地污水處理系統工藝設計的主要內容及存在的若干問題的同時，提出一些開展人工濕地工藝設計研究的設想和展望，以供廣大環境保護工作者參考。人工濕地的類型與工藝流程

人工濕地系以人工建造和監督控制的、與沼澤地相類似的地面，通過自然生態系統中的物理、化學和生物三者協同作用以達到對污水的凈化。此種濕地系統是在一定長寬比及底面坡度的洼地中，由土壤和填料混合組成填料床，廢水在床體的填料縫隙或在床體表面流動，并在床體表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性強、生長周期長、美觀及具有經濟價值的水生植物，形成一個獨特的動、植物生態系統，對廢水進行處理[7]。

人工濕地按污水在其中的流動方式可分為兩種類型[7]：①自由水面人工濕地(簡稱FWS，或稱地表徑流型人工濕地)，②潛流型人工濕地(簡稱SFS)。FWS系統中，廢水在濕地的土壤表層流動，水深較淺(一般在0.3～0.6m)。與SFS系統相比，其優點是投資省，缺點是負荷低。北方地區冬季表面會結冰，夏季會滋生蚊蠅、散發臭味，目前已較少采用。而SFS系統，污水在濕地床的表面下流動，一方面可以充分利用填料表面生長的生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料截留等作用，提高處理效果和處理能力；另一方面由于水流在地表下流動，保溫性好，處理效果受氣候影響較小，且衛生條件較好，是目前國際上較多研究和應用的一種濕地處理系統，但此系統的投資比FWS系統略高。

人工濕地的工藝流程有多種，目前采用的主要有：推流式、階梯進水式、回流式和綜合式4種，如圖1所示[7]。階梯進水可避免處理床前部堵塞，使植物長勢均勻，有利于后部的硝化脫氮作用；回流式可對進水進行一定的稀釋，增加水中的溶解氧并減少出水中可能出現的臭味。出水回流還可促進填料床中的硝化和反硝化作用，采用低揚程水泵，通過水力噴射或跌水等方式進行充氧。綜合式則一方面設置出水回流，另一方面還將進水分布至填料床的中部，以減輕填料床前端的負荷。實際設計中，人工濕地的運行可根據處理規模的大小進行多級串聯或附加必要的預處理、后處理設施構成。這樣的多種方式的組合，一般有單一式、并聯式、串聯式和綜合式等，如圖2所示[7]。在日常使用中，人工濕地還常與氧化塘等進行串聯組合。

人工濕地污水處理系統一般包括前處理和人工濕地兩部分。前處理一般包括化糞池、格柵、沉砂池、沉淀池、厭氧池和兼性塘等。直接將未經沉淀處理的污水引入人工濕地，雖然首級人工濕地的COD、BOD、SS的去除率高，但容易引起堵塞等問題，使維護費用增加。因此，將沉淀池或穩定塘作為人工濕地系統前處理是非常必要的。人工濕地一般工藝處理流程見圖3[7]。

a c

b

d 圖1 人工濕地的基本流程

a.推流式；b.回流式；c.階梯進水式；d.綜合式

a

c

b

d

圖2 人工濕地的不同組合方式 a.單一式；b.串聯式；c.并聯式；d.綜合式

圖3 人工濕地一般工藝處理流程 人工濕地系統的設計

人工濕地污水處理技術還處于開發階段，尤其在我國還沒有比較成熟的設計參數，其工藝設計也還處于試驗階段。其設計受很多因素的影響，主要是：水力負荷、有機負荷、濕地床的構造形式、工藝流程及其布置方式、進出水系統的類型和濕地所種植植物的種類等。由于不同國家及地區的氣候條件、植被類型以及地理條件各有差異，因而大多根據各自的情況，經小試或中試取得相關數據后進行設計[7]。

3.1 選址及污水量和污水水質的確定

在人工濕地修建前，先進行污水量的調查和污水水質分析，確定處理規模以及有關污染物的去除率，設計處理后污水必須達到國家規定的污水排放標準。然后，根據地質、地貌、水文、污水出口等自然狀況以及市政規劃等因素選定人工濕地地址。比如地形有一定自然坡度可減少開挖土方量，有利于排水、降低投資且減少對周圍環境的影響；一般人工濕地應建在非洪澇災害區或則需考慮修建相應的防洪措施；在房價較低地段修建可大幅度降低修建成本等。

3.2 植物的選擇

人工濕地系統設計中，應盡可能增加濕地系統的生物多樣性，以提高濕地系統的處理性能，延長其使用壽命。植物在碎石中為微生物提供場所，在整個濕地系統中占有重要的地位，因此應慎重選擇。

總的來說，選擇植物應該滿足：(1)耐污能力和抗寒能力強，適宜于本土生長，最好以本鄉土植物為主；(2)根系發達，莖葉茂密；(3)抗病蟲害能力強；(4)有一定的經濟價值。而常用的植物有蘆葦、香蒲、大米草、美人蕉、水花生和稗草等，目前最常用的是蘆葦。蘆葦的根系較為發達，具有巨大比表面積的活性物質，其生長可深入到地下0.6～0.7m，具有良好的輸氧能力。種植蘆葦時，一般應盡量選用當地蘆葦進行移栽，即將有芽苞的蘆葦根分剪成10cm長左右，將其埋入4cm深的土中并使其端部露出地面。插植的最佳季節在秋季或早春，插植密度可為1～3株/m2。

3.3 填料的選用

濕地床由三層組成，表層土壤、中層礫石層和下層小豆石層。表層土壤可用當地表層土，優先選用鈣含量為2～2.5kg/100kg的混合土，以利于提高脫磷效果。在鋪設表層土時，要將地表土壤與粒徑為5～10mm石灰石摻和，厚度為150～250mm。表層以下采用粒徑在0.5～5mm的礫石或花崗巖鋪設，其鋪設厚度一般為0.4～0.7m，有時也采用粒徑在5～10mm或12～25mm石灰石填料。進水配水區和出水集水區的填料常采用粒徑為60～100mm的礫石，分布于整個床寬。由于表層土壤在浸水后會有一定的下沉，因此，設計的填料表層標高應高出期望值10%～15%[7]。

3.4 基本技術參數的確定

主要是確定污染物負荷、停留時間、水深和所需的土地面積等技術參數，污水的特性、地理位置、氣候條件、人們的生活方式、經濟和科技水平等均影響工藝參數的選擇。基本技術參數見表1[7]。

表1 人工濕地基本技術參數

設計參數 單位 FWS SFS

水力停留時間 d 4～15 4～15

水深 ft 0.3～2.0 1.0～2.5

BOD5 水力負荷率

lb/acre.d ＜60 ＜60

Mgal/acre.d 0.015～0.050 0.015～0.050

面積 Acre/(Mgal/d)67～20 67～20 注：ft×0.3048＝m

lb/acre.d×1.1209＝kg/hm2·d

Mgal/acre.d×0.9354=m3/m2·d

Acre/(Mgal/d)×0.1069= hm2/(103m3/d)3.4.1 基本幾何參數的確定

在人工濕地的設計中，濕地的長寬比可按下列公式計算：

為保證廢水以推流方式流經濕地，一般要求長度應＞20m，長寬比L/W不應過大，建議控制在3∶1以下，常采用1∶1，對于以土壤為主的系統，L/W比應小于1∶1[1]。根據現有人工濕地的設計與運行經驗，一般單個碎石床的長度＜50m，寬度為25～30m，濕地床的深度一般根據水生植物自然根系的延伸程度來設計的，多數為0.6～0.7m。

3.4.2 FWS系統的設計[7]

由于廢水在人工濕地中流動緩慢，故人工濕地通常可視作一級推流式反應器，穩態條件下可用以下反應動力學公式描述：

基于人工濕地的影響因素較為復雜，各國研究者對濕地床的尺寸提出了不同的計算方法。Reed建議FWS系統可用下列方程計算[8]：

Tchobanoglour建議，設計水溫為T時，反應動力學速率常數可由下式確定[8]：

當濕地床的底坡或水力坡度不小于1%時，上述方程可調整為： 對床表面積As，Kaklec和Knight建議用下式計算：

初步設計時，k值可取34m/y，背景BOD5值可由下式計算：。FWS系統的有機負荷

隨廢水性質和條件變化很大，其范圍在18～110kgBOD5(ha·d)。一般只作為設計校核的指標，它的控制對維持系統好氧狀態及防止蚊蟲、惡臭等非常重要。

FWS系統的水力負荷可達150～500m3/(ha·d)。在確定水力負荷的同時應考慮氣候、土壤狀況、滲透系數和植被類型等場地類型，還應考慮接納水體的水質要求，尤其注意由于蒸發、蒸騰的失水量對夏季處理的影響及在干旱地區設計濕地的可行性[7]。在特殊情況下，要求濕地設計達到零排放時，濕地中的水主要通過蒸發、蒸騰、補充地下水或系統內回用等途徑完成，這時水力負荷及水平衡計算是設計時需要重點考慮的問題。

3.4.3 SFS系統的設計[7]

1．濕地床坡度的確定。

在SFS系統中，水流有兩種流態，層流和紊流。當濕地床中所用填料的粒徑不大，污水充滿整個填料縫隙并處于飽和狀態時水流為層流，此時填料床的坡度可用Darcy公式計算[8,10]：

對于其中的滲透系數Ks，到目前為止尚無準確的測定，如果是以礫石為主的濕地床，歐洲人建議取10-3m/s，而美國的經驗認為Ks不宜大于10-4m/s。

一般認為當濕地床中的滲流雷諾數Re大于1～10時，水流變為紊流，此時不宜用Darcy定律來描述了，尤其是當采用的填料粒徑較大時，則需要考慮水流的擾動作用了。此時宜用Ergun公式來描述[8,10]，即：

2．濕地床表面積的確定。濕地的表面積As可用下計算[8]：

式中KT與溫度的關系為。據有關文獻報道和實際試驗，某一特定SFS系統的K20與床

體填料的孔隙率n有關，關系式為，對典型城市污水取K0=1.839d-1，高濃度有機工業廢水

K0=0.198d-1。

英國人Kitkutb推薦用下列公式計算表面積：

。附－符號說明：

Ac，As—濕地床的橫截面積，表面積，m2； Se，So—進水、出水BOD5，mg/L； Q—平均設計流量，m3/d； Ks—滲透系數，m3/(m2·d)；

K20，KT—溫度20℃，T℃時的速率常數，d-1；

Ko—某一填料中植物根系充分發展后的最佳速率常數，d-1； L—濕地床長度，m； W—濕地床寬度，m； D—濕地床深度，m； S—底坡或水力坡度。

由上述各式，即可確定濕地床的基本尺寸。濕地床長度通常定為20～50m，過長易造成濕地床中的死區，且使水位難于調節，不利于植物的栽培。床橫截面面積與溫度、有機負荷無關，只受填料的水力學特性影響。在借鑒有關經驗的基礎上人們建議，通過填料橫截面的平均流速Q/Ac以不超過8.6m/d為宜，以避免對填料根莖結構的破壞。

3．濕地床深度的確定。

濕地床的設計深度，一般要根據所栽種的植物種類及其根系的生長深度來確定，以保證濕地床中的必要的好氧條件。對于蘆葦濕地系統，用于處理城市或生活污水，濕地床的深度一般取0.6～0.7m；而用于較高濃度有機工業廢水的處理時，濕地床的深度一般在0.3～0.4m之間。為保證濕地深度的有效使用，在運行的初期應適當將水位降低以促進植物根系向填料床的深度方向生長，濕地床的底坡一般在1%或稍大些，最大可達8%，具體應該根據填料性質及濕地尺寸加以確定，如對以礫石為填料的濕地床，其底坡一般可取2%。表2[7]為深圳白泥坑人工濕地系統各單元的設計參數。

表2 深圳白泥坑人工濕地系統各單元的設計參數 項目 單元 長/ 個數 m

寬/ m

碎石粒徑/ 碎石層厚/ mm

cm

池底坡度/ %

水力負荷/(m3/m3·d)

第一級 3 42 11-12.5 10-50 40-100 1，1.5，2.0 95.4

第二級 2 47 18.5 10-30 50-120 2.0，3.0 95.4

第三級 3 30 19

0（停留4天）

第四級 3 54 19 5-10 60-100 0.5，1，1.5 100.7

3.5 進出水系統的布置

濕地床進水系統的設計應盡量保證配水的均勻性，一般采用多孔管或三角堰等。多孔管可設于床面上或埋于床面以下，埋于床面下的缺點是配水調節較為困難。多孔管設于床面上方時，應比床面高出0.5m左右，以防床面淤泥和雜草積累而影響配水。同時應定期清理沉淀物和雜草等，保證系統配水的均勻性。系統的進水流量可通過閥或閘板調節，過多的流量或緊急變化時應有溢流、分流措施。

濕地出水系統的設計可采用溝排、管排、井排等方式，合理的設計應考慮受納水體的特點、濕地系統的布置及場地的原有條件。為有效地控制濕地水位，一般在填料層底部設穿孔集水管，并設置旋轉彎頭和控制閥門。對嚴寒地區，進、出水管的設置須考慮防凍措施，并在系統的必要部位設置控制閥和放空閥。

3.6 濕地的水位控制

通常，濕地進水的水位是不變的，為使污水在床體內以推流式流動，須對床層的水位加以控制。通常，SFS系統對水位的控制有幾點要求：①在系統接納最大設計流量時，濕地進水端不出現雍水，以防發生表面流；②在系統接納最小設計流量時，出水端不出現填料床面的淹沒，以防出現表面流；③為了利于植物的生長，床中水面浸沒植物根系的深度應盡量均勻，并盡量使水面坡度和底坡基本一致[7]。當出水端控制水面時，床堤的底坡選擇對工程造價和水流流態有較大影響。因此，濕地床的底坡應盡可能地與床體的水面線坡度一致，且濕地床的長度不宜過長，過長易增加植物浸沒深度的不均勻性，同時水流易形成大片的死區，將增加出水端水位控制的難度。

3.7 防止地下水污染

為防止濕地系統因滲漏而造成地下水污染，要求在工程時盡量保持原土層，并在原土層上設置防滲層。防滲層的設置方法有多種，如采用厚度為0.5～1.0mm的高密度聚乙烯樹脂，或油毛氈密封鋪墊等，為防止床體填料尖角對薄膜的損壞，施工時可在塑料薄膜上預鋪一層細砂。存在的問題與研究設想

在我國，人工濕地污水處理技術還處于開發階段，還沒有成熟的設計參數，工業設計也還處于試驗階段，其中存在的很多問題都有待研究和解決。

4.1 存在的問題

人工濕地污水處理技術中存在的問題可以概述如下：

（1）人工濕地的基質種類比較單一，只有土壤、礫石和沙等幾種，難以處理特殊污染物的水體，而且基質中的某些化學組成還可能抑制水體中某些污染物的去除。

（2）人工濕地植物種類單一，常用的濕地植物主要為蘆葦、菖蒲、香蒲等挺水植物，實際應用中只選用其中的一種或幾種植物，這樣必然影響系統的處理效果。

（3）關于人工濕地去除污染物機理的研究雖然取得了很大的進展，但總體上看還無法為其工藝設計提供有力的理論指導，有待進一步深入，特別是對水體中主要污染物如N、P 元素及重金屬元素的去除機理尚不十分清楚。

（4）污水在人工濕地中運行情況相當復雜，給人們對其水力學特征的研究帶來了很大困難，一些工藝參數只能依據實踐經驗，因而導致了系統水力學設計不合理，出水效果不理想。

（5）目前關于人工濕地污染物降解動力學的研究雖已取得一定進展[11,12]，但采用的模型都是濕地床的靜態宏觀模型，沒有考慮傳質效率，即沒有考慮污染物從液相遷移到生物膜過程中的阻力，難以反映人工濕地的真實情況。（6）人工濕地類型單一，對含特殊污染物或污染負荷比較高的水體難以達到處理效果。

第三篇：人工濕地生活污水處理技術

人工濕地生活污水處理技術

技術概述

(一)基本概念

人工濕地實質是一個綜合生態系統，主要應用生態系統中各個共生物種的能量和物質循環的再生作用，在促進廢水中污染物良性循環的前提下，充分發揮資源生產潛力，獲得污水處理與資源化的最佳效益，防止污水對環境造成二次污染。

(二)技術原理

人工濕地污水處理技術的原理是通過人工建造和控制來運行與沼澤地類似的地面，將污水有控制地投配到濕地上，使污水在濕地土壤縫隙和表面沿一定方向流動的過程中，利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水進行處理的一種技術。其生態系統的作用機理包括吸附、滯留、過濾、沉淀、微生物分解、轉化、氧化還原、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的其他作用等。

(三)系統分類

人工濕地處理系統可以分為以下幾種類型：自由水面人工濕地處理系統、潛流型人工濕地處理系統、垂直水流型人工濕地處理系統等。

系統去除的污染物范圍廣泛，包括N、P、SS、有機物、病原體等。在進水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除率可達85%～95%，COD去除率可達80%以上，出水中BOD5的濃度在10mg/L，SS小于20mg/L。廢水中大部分有機物作為異樣微生物的養分，最終被轉化為微生物有機體、CO2和H2O。

(四)技術特點

人工濕地處理系統同時具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡單、投資少、運行費用低等優點，非常適合中、小型村莊生活污水的集中處理。

(五)適用范圍

1.人工濕地污水處理技術易受氣候條件影響，南北差異較大，北方大部分地區冬季溫度較低，難以維持生態系統的正常運行或保證污水處理效果。因此在選用該技術時，要選取合適的植物，并且要充分考慮項目地植物過冬問題。

2.該處理技術適用于農村集中式和分散式污水處理，根據各地土地充裕情況、居住方式和經濟狀況而定。對于居住較為分散、土地寬裕的村莊，可選用分散式處理方式，以戶為單位，充分利用農村零星空地，建設小規模濕地處理系統，可同時滿足凈化污水和美化環境的效果。集中式處理系統，更適宜于居住集中、土地有限的農村，尤其是撤村并鎮和新建的農村社區，各戶將污水通過管網或溝渠排入處理系統集中處理。

3.該技術對于項目地地形條件的要求較為寬松，設計時可因地制宜。

(六)注意事項

采用人工濕地處理技術，主要注意以下幾點：

1.人工濕地處理技術必須做好防滲系統，對于農村地區濕地防滲可采用土工膜或三灰土夯實等簡易實用的方法。

2.人工濕地植物的選取。濕地植物是濕地處理系統最明顯的生物特征，它是人工濕地的主要組成部分，在污水處理過程中起著重要作用。濕地植物選取時應因地制宜，綜合考慮植物的以下特征：耐水、根系發達、多年生、耐寒、吸收氮、磷量大、兼顧觀賞性和經濟性、要盡量選擇當地的土著種。目前，常用的有蘆葦、香蒲、菖蒲、美人蕉、風車草、彩虹鳥、水竹、水蔥、大米草、鳶尾、蕨草、燈芯草等。

3.人工濕地植物栽種初期的管理主要保證其成活率。濕地植物栽種最好在春季，植物容易成活。如果不是在春季栽種而在冬季，應做好防凍措施，在夏季應做好遮陽防曬。總之，要根據實際情況采取措施以確保栽種植物的成活率。

4.植物栽種初期為了使植物的根扎得比較深，需要通過控制濕地的水位，促使植物根莖向下生長。

5.做好日常護理防止其他雜草滋生并及時清除枯枝落葉，防止腐爛污染。

6.對不耐寒的植物在冬季來臨之前要做好防凍措施或及時收割。

第四篇：人工濕地污水處理技術研究進展

人工濕地污水處理技術研究進展

［摘要］文章對人工濕地污水處理技術國內外研究現狀進行了概述，闡述了人工濕地污水處

理技術主要研究內容及進展，包括人工濕地對污染物的去除機理、去除效率研究，影響人工濕地處理效率的因素研究。根據人工濕地在污水處理中的研究和應用現狀，指出了今后的研究 方向。

［關鍵詞］人工濕地；污水處理；研究進展

［中圖分類號］X52 ［文獻標識碼］C ［文章編號］1002－0624（2011）06－0052－03 濕地是地球上水陸生態系統中獨特的、重要的生物生存環境和最富生物多樣性的自然生態景觀之一。它在抵御洪水、調節徑流、改善氣候、控制污染、美化環境和維護區域生態平衡等方面具有非常重要的作用，被譽為“自然之腎”。國內外研究現狀概述

1953 年，德國Max Planck 研究所的Dr.Kathe Seidel 博士在研究中發現蘆葦能夠去除污水中大量的有機和無機物質，隨后開發出Max—Planck Institute Process 系統。1977 年由 Kickuth 提出了“根區法”(采用栽種蘆葦的水平潛流濕地使有機物降解，硝化反硝化去除N，沉淀去除P)，標志著人工濕地污水處理機理的初步萌芽。與此同時，美國的國家空間技術實驗室研究開發了“厭氧微生物和蘆葦處理污水”復合系統。此后，人工濕地處理污水技術不斷完善，并于20 世紀80，90 年代在歐洲、美國、加拿大、日本等地得到了廣泛的應用。

按照工程設計和水體流態的差異，人工濕地污水處理系統可以分為表面流濕地、水平潛流濕地和垂直流濕地3 種主要類型，各類型在運行、控制等方面的諸多特征存在著一定的差異。其中，表面流濕地不需要砂礫等物質作填料，造價較低，但水力負荷較低，該類型在美國、加拿大、新西蘭、瑞典等國有較多分布。水平潛流濕地的保濕性較好，對有機物和重金屬等去除效果好，受季節影響小，目前在歐洲、日本應用較多。垂直流濕地綜合了前兩者的特點，但其建造要求較高，至今尚未廣泛使用。早期的人工濕地主要用于處理城市生活污水或二級污水處理廠出水，目前已被國內外許多學者或工程技術人員，經過工藝改進或者與其他系統進行組合后用于農業面源污染、城市或公路徑流等非點源污染的治理[2]。此外，最近發達國家已經將重點轉移到利用人工濕地處理特殊工業廢水方面。將人工濕地用于處理特殊工業廢水，這是人工濕地未來發展的一個新特點和趨向[3]。

我國進行濕地處理系統研究較晚，在“七五”期間才開始了人工濕地研究工作，仍處于起步階段。目前人工濕地的研究和應用正方興未艾。繼天津市環保所建成的我國第一個蘆葦濕地工程之后，1989 年于北京昌平區、1990 年于深圳白泥坑等地建成了濕地處理系統示范工程，效果良好（BOD去除率90%，COD去除率80.47%，SS去除率93%）[4]。1990 年，國家環保局華南環保所與深圳東深供水局建立了人工濕地示范工程，處理規模為3 100m3/d，其出水達到了二級處

理水平。1999 年，漳州市天寶造紙廠因地制宜，利用荒廢的低洼地建造小型水葫蘆—水草人工濕地，進行廠外廢水治理，處理后出水灌溉香蕉園，實現了廢水不外排，具有農業生態特征的廢水治理模式，為我國鄉鎮造紙企業廢水治理提供了有益的參考。2002 年，日處理污水50 000 m3 的人工濕地污水處理廠在江蘇泅洪縣竣工,深圳市、沈陽市、上海市也在開展積極的設計、規劃工作。研究內容

2.1 人工濕地污染物的去除機理

人工濕地污染物的去除機理研究仍處于起步階段，人工濕地污水處理普遍認同的機理是硝化反硝化去除N，沉淀去除P 的概括性描述，進一步研究難度很大，因為涉及到生物、物理、化學等多個學科，而且難以從微觀角度定量化。

去除機理主要包括微生物、植物、土壤對污染物的去除機理。人工濕地有機物降解的基礎機制是微生物的硝化和反硝化活動，豐富的微生物資源為濕地污水處理系統提供了足夠的分解者。濕地植物對氮的去除主要通過以下途徑：氨的揮發作用、NH4+的陽離子交換作用、吸收、硝化和反硝化作用等。濕地植物對磷化物的處理除作為營養成分吸收外，還可以通過在苗床基質中的吸附、絡合和沉淀反應來去除。濕地土壤對有毒物質的“凈化”機理，主要是通過沉淀作用、吸附與吸收作用、離子交換作用、氧化還原作用和代謝分解作用等途徑實現的。

2.2 人工濕地處理污水的效率

1）對有機物的去除效率。綜合國內外有關學者對人工濕地凈化城市污水的研究數據，在進水濃度較低的情況下，人工濕地對BOD5 的去除率可達85%～95%，對COD 的去除率可達80%，處理出水BOD5 的濃度在10 mg/L 左右，SS 小于20mg/L[5]。

2）對氮的去除效率。廢水中的氮以無機氮和有機氮兩種形式存在，無機氮可以被人工濕地中的植物吸收，合成植物蛋白質，植物的收割對濕地系統除氮有直接貢獻，但這一部分氮僅占總氮量的8%～16%。微生物的硝化和反硝化作用在氮的去除中起著重要作用。目前人工濕地系統TN 去除率不高的主要原因是硝化-反硝化途徑不暢通，提高氮的去除率最重要的是提高濕地系統中的硝化作用強度。還有研究發現，人為提高濕地中BOD與NO3-N 之比（如添加秸稈或甲醇），氮的去除率會大幅度提高，能從30%左右上升至80%～90%，原因是BOD∶NO3-N 的比值太低時不利于反硝化作用的進行，當比值上升到2.3 時，反硝化率達到最大值。

3)對磷的去除效率。在人工濕地中磷主要是通過基質的吸附、絡合及與Ca，Al，Fe 和土壤顆粒的沉淀反應及泥炭累積，植物的吸收，微生物去除等作用而去除。據資料顯示，人工濕地對各種類型污水中的TP 的去除率為47.0%～97.2%[6]。

2.3 影響人工濕地處理效率的因素

1）人工濕地的類型。人工濕地的類型不同對不同污染物的去除效率也有差異。水平潛流濕地對BOD，COD 等有機物和重金屬的去除效果較好，垂直流濕地對氮、磷的去除效果較好，表面流型濕地的處理效果一般。但如果將表面流型與潛流型、表面流型與垂直流型結合起來的復合濕地，去污效率會進一步提高[7]。

2）濕地植物種類。一般來說，植物的生物量較大、根系比較發達、根系的輸氧能力比較強的話，其凈化能力就比較強[7]。其次，不同的植物對污染物的去除速率也不相同，日本學者對不同的植物去除氮和磷的速率進行了研究。

3）基質類型。一般來說，含有機質豐富的基質有助于吸附各種污染物；土壤基質的去污能力不如礫石基質[3]；含CaCO3較多的石灰石基質可以有效地去除磷，沸石-石灰石組合的基質可以有效地去除TN，TP [6]；煤渣-草炭基質對磷具有較強的吸附能力，在不種植濕地植物的情況下對TP 的去除率可達到77.6%～85.0%，可以作為垂直流人工濕地系統的特殊基質；花崗巖-粘性土壤基質能高效地去除污水中的磷，對TP 的去除能力可達90%[5]。

4）濕地中微生物種類和數量。廢水中各類污染物的去除與濕地系統中生長的微生物種類和數量有關，相關系數的大小可以反映某一類微生物對某一類污染物的去除能力。不同微生物與BOD和COD 的去除率之間均有明顯的相關性，說明人工濕地微生物系統對BOD 和COD 去除率的貢獻；廢水中NH4-N 的去除與硝化細菌和反硝化細菌都有明顯的相關性，說明硝化和反硝化作用是人工濕地系統去除氮的主要方式；廢水中磷的去除與濕地中的各類微生物均不具有明顯的相關性，這說明微生物不是人工濕地系統中去除的磷主要因素；廢水中總大腸桿菌的去除與放線菌和原生動物的數量有明顯的相關性，這說明人工濕地系統中的放線菌和原生動物是去除大腸桿菌的主要作用者[6]。

5）環境因子的影響與管理措施。溫度、水力停留時間、水力負荷、濕地的運行管理等均會對人工濕地的去污效果產生影響。水溫在20～25 ℃時生物去污的效果最好，低于10 ℃時，處理效果會明顯下降。因此，夏天的處理效果會好于冬天[9]。有研究表明，細菌的反硝化作用受溫度影響，在10～30℃范圍內，高溫有利于反硝化。但溫度高于30 ℃，則會對硝化反硝化過程產生抑制作用[7]。也有研究發現，當濕地運作一段時間（如3 年）后，去污效果基本不再受環境因子（如溫度、污水流量等）影響。人工濕地污水處理技術研究展望

1）進一步加強人工濕地處理污水機理的研究。人工濕地處理污水的機理非常復雜，設計的范圍也很廣。目前，雖然有些機理研究已經得到初步的認可，但仍然存在很多問題需要進一步研究，如污水中的有機污染物、無機污染物、金屬污染物的去除過程與機理；根際微生態系統的綜合作用；有機物、無機化合物和金屬離子在濕地系統內的相互作用及其對植物、微生物和土壤的影響等[9]。

2）人工濕地處理農村污水示范研究。人工濕地在解決我國農業面源污染和農村生活污水方面具有獨特的優勢，應加大人工濕地處理農村污水示范研究，探討適合我國國情的農村污水處理方式，并通過集成示范，查找技術中存在的問題，為進一步大范圍推廣打下良好的基礎，3）濕地系統優化運用研究。①加強濕地植物的篩選工作，選擇一些耐污能力強，去污效果好的濕地植物，同時加強多種植物的合理搭配的研究。

②重點研究在提高人工濕地氧化硝化能力的同時如何提高其反硝化能力，解決硝態氮的高效去除問題。③填料的類型直接影響濕地系統的凈化能力，尤其是對磷的去除。加強填料的篩選

和如何防止填料堵塞，是今后應該優先考慮的工作。結語

人工濕地系統是一個完整的人造生態系統，它形成了良好的生態循環，不僅具有較好的污水凈化效果，而且具有較好的生態和經濟效益。目前發達國家已用人工濕地處理各種類型的廢水，發展中國家發展也應大力發展人工濕地技術，在我國該項技術將會得到越來越廣的應用。

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第五篇：人工濕地污水處理技術復習

《人工濕地污水處理技術》復習題

一、選擇題

1.濕地與森林、海洋一起并稱為全球三大生態系統。

2.構建人工濕地主要目的有四個：①彌補或減小因農業和城市發展造成的天然濕地的影響；②構建水生系統，生產食物和纖維；③防洪；④進行污水處理，改善水質。3.防水材料可以是黏土、黏土和膨潤土混合物，也可以是人工材料如PVC和HDPE等。4.浮水植物通過有效地接種浮游水生植物達到處理污水的目的。有風信子和浮萍。5.浮水植物系統的自凈功能主要是通過三種主要途徑實現的：

①通過寄居在懸浮在水體中植物根系上的和池底泥沙中的混合兼氧微生物的新陳代謝； ②對污水中固體和內部產生大量生物的沉積截留；

③現存植物對營養的吸收及后期的收割。浮游水生植物系統對于減少BOD和懸浮固體總量尤其有效。通過反硝作用能有效地去除硝酸鹽中的氮。如果這些植物能定期收割，總氮和總磷就連續去除。

6.人工濕地中有機物分為顆粒性有機物和溶解性有機物。前者通過沉淀和過濾可迅速去除，而溶解性有機物則通過微生物作用降解。微生物降解有機物又分為好氧降解和厭氧降解。7.人工濕地除氮機理包括揮發、微生物轉化（氨化、硝化/反硝化）、植物吸收、介質吸附和沉淀過濾等。除氮主要通過微生物硝化/反硝化作用完成。

8.濕地去除磷的主要機理為土壤或顆粒介質的吸附、植物吸收和沉淀儲存。

9.潛流系統也可去除一定量的金屬，其主要去除機理為離子交換、植物吸收、化學沉淀和微生物氧化后的沉淀等。

10.濕地對磷的吸附能力取決于兩個因素：吸附位（正比于介質顆粒的表面積）和PH值。11.含大量鈣的堿性濕地以及含高濃度鋁和鐵的酸性濕地對磷的吸附能力最強。12.濕地中細菌按形態分為四類：球菌，桿菌，螺旋菌和絲狀菌。

13.濕地中真菌包括酵母菌和霉菌。所有的真菌都是異養菌，從有機物中獲得所需要的能量和碳。

14.研究證實，天然濕地中的總氮去除率變化很大，影響因素包括：總氮負荷率；氣候；植物群體構成；土壤特征。

15.根據人工濕地的特點，22㎝高度以下基本屬厭氧區，受外界影響較小，而32㎝高度為根系區，因間歇運行，在此高度存在大氣復氧，大氣復氧進一步激發了微生物的活性。16.利用潛流濕地系統，可以采用特殊的粒狀填料業吸收和儲存大量的磷。如富含鐵、鉛的材料、石灰石填料和特制的黏土都可以用來作為填料提高磷的去除能力。

17.重金屬僅有很少部分以氣體形式去除，如汞和硒。

18.濕地中微生物對重金屬的調節作用是通過微生物生長產生的硫化物沉淀來實現的。19.硫化物沉淀主要取決濕地土壤中S2-的形成，這需要厭氧環境和較低的氧化還原電位，此外還需要足夠的硫源以滿足金屬的需要。

20.污水中的病原菌分為五類。病毒、細菌、真菌、原生動物、寄生蟲。

二、填空題

1.我國在“七五”期間開始人工濕地的研究。首例采用人工濕地處理污水的研究工作始于1989-1990年在北京昌平進行的自由水面流人工濕地。

2.人工濕地與天然濕地的主要區別在于其陸源不同，人工濕地可建于高地或需要的地方，而天然濕地一般位于低洼區域。3.濕地的關鍵技術包括植物的生長。

4.為防止在進水口附近發生堵塞，進水前必須設置預處理以降低總固體濃度，一般設置沉淀池即可。

5.濕地處理系統雖然是一個集植物、微生物于一體的獨特處理系統，但起主要作用的還是微生物。前期的COD去除主要靠過濾、吸附，濕地中微生物的生長有一個產生、適應和增殖過程。到后期，由于植物的生長以及適應性微生物的大量繁殖，COD降解主要以生物化學作用為主。

6.濕地中磷的去除有兩個重要物理過程：一種是以顆粒形式沉積于土壤中；另一種是以可溶性磷的形式被吸附。浮游生物腐爛后釋放分解為可溶性磷。

7.濕地系統的設計和運行人員，應該通過預處理使進水在排入濕地系統之前，使金屬的濃度減少到危險水平以下。

8.金屬通過細根部到達植物體中，大多數在根部被攔截，少量的到達莖和葉部。9.研究表明，相同水力停留時間下，生長植物的濕地去除細菌的能力要比氧化塘好。

三、簡答題

1.濕地。

濕地系指天然的或人工的，長久的或暫時的沼澤地、泥炭地或水域地帶，帶有或靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水體者，包括低潮時水深不超過6m的水域。此外，濕地可以包括鄰接性或常年積水地段，包括沼澤地、泥炭地、濕草甸、湖泊、河流及泛洪平原、河口三角洲、灘涂、珊瑚礁、紅樹林、水庫、池塘、水稻田及低潮時水深淺于6m的海岸帶等，均屬濕地范疇。

2.濕地的功能。

? ? ? ? ? ? ? ? ? 抵御洪水, 調節徑流 蓄洪防旱 控制污染 調節氣候 控制土壤侵蝕 促淤造陸 美化環境等

以上八個方面有其他系統不可代替的作用，被譽為“地球之腎”。

3.濕地植物具有哪些重要作用。

濕地植物具有三個間接的重要作用：①顯著增加微生物附著（植物的根莖葉）；②濕地中植物可將大氣氧傳輸至根部，使根在厭氧環境中生長；③增加或穩定土壤的透水性。植物通氣系統可向地下部分輸氧，根和根狀莖向基質中輸氧，因此可向根際中好氧和兼氧微生物提供良好環境。植物的數量對土壤導水性有很大影響，蘆葦的根可松動土壤，死后可留下相互連通的孔道和有機物。不管土壤最初的孔隙率如何，大型植物可穩根際的導水性相當于粗砂2-5倍。而土壤、砂、礫石基質可為植物提供物理支持，為各種復雜離子、化合物提供反應界面，為微生物提供附著。水體可為動植物、微生物提供營養物質。

4.人工濕地處理系統的特點。

? 由預處理單元和人工濕地單元組成，通過合理設計處理效果可達到二級和高級水平。? 預處理主要去除粗顆粒和降低有機負荷。構筑物包括雙層沉淀池、化糞池、穩定塘或初沉池。? 人工濕地中的流態采用推流式、回流式、階梯進水式或綜合式。5.人工濕地系統優缺點.①建造和運行費用便宜；②易于維護，技術含量低；③可進行有效可靠的污水處理；④可緩沖對水力和污染負荷的沖擊；⑤可直接和間接提供效益，如水產、畜產、造紙原料、建材、綠化、野生動物棲息、娛樂和教育。但也有不足：①占地面積大；②設計運行參數不精確；③生物和水力復雜性對重要工藝動力學理解的缺乏；④易受病蟲害的影響。人工濕地系統在達到其最優效率時，需2-3個生長周期。

6.人工濕地去除污染物的原理。

人工濕地是三個互相依存要素的組合體，即土壤、植物和微生物。生殖在土壤層中的微生物（細菌和真菌）在有機物的去除中起主要作用，濕地植物的根系將據氧氣帶入周圍的土壤，但遠離根部的環境處于厭氧，形成處理環境的變化帶，這就加強了人工濕地去除復雜污染物和難處理污染物的能力。大部分有機物的去除是靠微生物，但某些污染物如重金屬、硫、磷等可通過土壤、植物作用降低濃度。

7.人工濕地的構造。

人工濕地生態系統主要有濕地床和透水性基質、濕地植物、水體、好氧厭氧微生物種群和后生動物組成。依據植物的存在狀態和水流狀態，可分為表面流濕地和潛流濕地，其中潛流濕地可分為水平流濕地和垂直濕地。人工濕地在運行過程中，是通過土壤、植物、微生物三個相互依存的組合體，很好的對污水中SS、有機物、氮、磷、重金屬等污染物的去除。

論述題：人工濕地處理污水機理