7人工湿地解析

（Ⅱ）潜流型人工湿地分析
优点：（与HFCWs相比）

充分运用湿地空间 发挥系统协同作用 保温条件好；卫生条件好

处理效率高
缺点：（与HFCWs相比）
-- 投资费用高
Constructed Wetlands
垂直潜流人工湿地发展
垂直潜流人工湿地的分类： （1）第一代：间歇式（潮汐流） （2）第二代：连续式（连续流）


运用范围： --城市污水；农村污水；郊区独立住宅污 水；休闲娱乐污水；垃圾渗滤液
垂直潜流人工湿地发展回顾

处理效果：
不仅对BOD和SS具有良好的处理效果，且与其它类型人工 湿地相比，其对氨氮的硝化也有很好的效率和效果

存在的主要问题 设计运行的关键问题
--表面堵塞而产生溢水现象

--水力负荷（HLR）和氧传递速率（OTR）

（2）湿地系统的条件
They provide habitat for many wetland organisms
They can be built to fit harmoniously into the landscape
They provide numerous benefits in addition to water quality improvement, such as an environmentally sensitive approach that is viewed with favor by the general public
Ca、Fe、Al、Mg的氧化物或氢氧化物 过饱和CaCO3
吸收
湿地植物/漂浮生物/ 微生态结构吸收 土壤、根系层、 填料床
有机磷 沉积/直接截留
物化吸附、共沉淀 生物吸收、直接截留
除磷填料最近研究进展：

矿物填料：
方解石；页岩；赭石；风钢渣等 新问题：出水pH上升；有其它物质溶出

饮用水处理剩余物： --出水pH稳定；无其它物质溶出；符合循环经济的 观点
湿地植物

（5）水层
作用：
提供污染物降解的场所 提供水生动物和水禽类的栖息场所
Constructed Wetlands
5.人工湿地的设计与计算

（1）湿地处理系统的设计
主要设计参数

水力停留时间与水力负荷
布水周期和投配时间
有机负荷和氮负荷 所需土地面积 长宽比和底坡 填料种类、渗透性和渗透速率 植物的选择
V=Ahε
(4.5)
Ah h Q q
（b） Water budget The dynamic overall water budget for a wetland is
dV Qi Qo QC Qb Qsm ( P ET I ) A dt
where ET = evapotranspiration rate (m d-1) I = infiltration to groundwater (m d-1) P = precipitation rate (m d-1) Q b = bank loss rate (m3d-1) Q c = catchment runoff rate (m3d-1) Q o = output wastewater flow rate (m3d-1) Q sm = snowmelt rate (m3d-1) t = time (d) V = water storage in wetland (m3)
第七章、人工湿地处理系统
1.概述
湿地系统的概念
滇池边的天然湿地

人工湿地的定义：
--人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的 湿地系统，其设计和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 来进行废水处理的。
滇池边的人工湿地
垂直流人工湿地表面布水系统
人工湿地发展史：
植物吸收及其收获而去除 有机基质的吸附和阳离子交换作用 氨的挥发
硝化－反硝化作用
--其中微生物的硝化－反硝化作用是脱氮的主要过程 --其中氧的供应和碳源数量与质量是限制性因子

（3）氮的去除
NH3 N2+N2O
[空气]
Org-N
NH4＋
[水体]
NO3-
NO2 -
NH4＋
NO3-
[土壤]
图 人工湿地氮循环示意图
20世纪70年代： -- 探索人工湿地的建设与应用 80年代以后： -- 未把人工湿地作为处理主体，常与稳定塘系统 及天然土地处理系统联用。 90年代以后： -- 将人工湿地作为处理主体，积极探索其工艺参 数、运用范围和处理机理。
人工湿地处理系统的优点：
Constructed wetlands can be less expensive to build than other treatment options Operation and maintenance expenses (energy and supplies) are low Operation and maintenance require only periodic, rather than continuous, on-site labour Wetlands are able to treat wastewaters with low organic load (too low for activated sludge) They facilitate water reuse and recycling
Some parameter for system
（a） Hydraulics
Hydraulic loading rate qi (HLR) qi=Qi/A (4.1) where A = wetland top surface area(m2) qi = HLR (md-1; often expressed as cm d-1) Qi= wastewater inflow rate (m3d-1)
问题：

存在富集而饱和的问题 新增重金属离子对微生物种群的胁迫作用
（7）细菌的去除
去除途径：

基质层的沉降截留作用


植物根系的某些分泌物的灭活作用
光照杀菌
影响因素：
水力负荷和水力停留时间
3、人工湿地的种类

人工湿地的分类
（Ⅰ）自由水面人工湿地 水平潜流 （Ⅱ）潜流型人工湿地 垂直流 复合流
湿地植物
系统 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 下行池 ( I ) 芦苇 Phragmites communis 茭白 Zizania latifolia 荻 Miscanthus sacchariflorus 藨草 Scirpus triqueter 菰 Zizania caduciflora (对照) 宽叶香蒲 Typha latifolia 水烛香蒲 Typha angustifolia 风车草 Cyperus alternifolius 薏苡 Coix lacryma-jobi 光头稗 Echinochloa colonum 稗 Echinochloa crusgalli 鸢尾 Iris pseudacorus 灯心草 Juncus effusus 雍菜 Ipomoea aquatica 水花生 Alternanthera philoxeroides 水芹 Oenabthe javanica 水蓼 Polygonum hydropiper 上行池 ( II ) 水葱 Schoenoplectus lacustris 菖蒲 Acorus calamus 凤眼莲 Eichhornia crassipes 苔草 Carex Linn. 慈菇 Sagittaria trifolia
Constructed Wetlands
4、人工湿地的构造

人工湿地组成： （1）防渗层； （2）基质层； （3）腐质层防渗层
作用：阻止污水向地下水体的渗透 可选用材料： 黏土 高分子材料 湿地底部的沉积污泥层可形成天然防渗层

（2）基质层
作用：
提供植物生长所需的基质 为污水的渗流提供良好的水力条件
为微生物提供良好的生长载体
材料：一般采用砾石、土壤或砂

（3）腐质层
作用：
为微生物提供良好的生长载体
过滤作用，可去除污水中的SS 可能作为反硝化的碳源
组成：落叶、枯枝、微生物和小动物的尸体

（4）水生植物
作用： 提高湿地的处理效率

输氧，使床体形成好氧/缺氧/厌氧反应区

（Ⅰ）自由水面人工湿地
自由水面人工湿地系统示意图

（Ⅰ）自由水面人工湿地
分类（优势水生植物种类）
挺水植物系统 自由表面 人工湿地 浮水植物系统 沉水植物系统 各类废水 N、P的去除 N、P的去除
Free surface flow wetlands

（Ⅰ）自由水面人工湿地
优点：
--投资及运行费用低；建造、运行和维护简单
4.3. Nominal detention time
The volumetric flow rate (Q), area (A) and depth (h) ,ε (porosity)
Wetland water volume (V): (4.4)
Nominal detention time (τ):
缺点：

相同处理效率，占地面积大于潜流湿地 冬季结冰；夏天会孳生蚊蝇，散发臭味 有传播病菌的可能

（Ⅱ）潜流型人工湿地
水平潜流人工湿地系统示意图