几种常用潜流人工湿地剖面图
潜流人工湿地 (2)
潜流人工湿地
潜流人工湿地是一种模拟自然湿地水处理系统的人工处理
设施。
它通过引导废水在湿地中潜流而进行处理，利用湿
地中的湿地植物、微生物等生物群落，以及湿地的物理、
化学、生物过程，去除水中的悬浮物、有机物、氮、磷等
污染物质。
潜流人工湿地可以有效地净化废水，改善水质，同时还具有景观美化、保护生物多样性等额外功能。
潜流人工湿地通常由多个不同功能区域组成，包括进水区、湿地中心区和出水区等。
进水区是废水进入潜流人工湿地
的区域，经过初步的沉淀和过滤，去除较大的悬浮物质。
湿地中心区是废水的主要处理区域，包括沉水植物带、气
孔植物带等，利用湿地植物的根系、叶片和微生物降解废
水中的有机物和营养物质。
出水区是废水净化后的区域，
通过进一步的沉淀和吸附等过程，去除废水中余下的悬浮
物质和去除残余污染物。
潜流人工湿地具有处理效果好、运维成本低、适应性强等
优点，因此在城市污水处理、农村污水治理、景观建设等
领域得到广泛应用。
它不仅能够净化废水，还可以增加湿
地生态系统的质量和稳定性，提供生态服务功能，促进环境可持续发展。
2、潜流人工湿地
一、生态工程的原理
❖ 从解题的角度生态工程也可以理解为是人工生态系统，那么生 态系统所具有的特性在生态工程中应该体现出来，包括生态系统 的组成、功能及稳定性（抗干扰性）。
❖ 生态工程原理： ❖ 1、物质循环再生原理（生态系统的功能）
包括物质的多层利用，提高物质的利用率,减少对环境的污染； 但并不能提高能量的传递效率 ❖ 2、物种多样性原理（生态系统的稳定性）
二、生态工程的分类
❖ （一）根据生态工程主要功能可划分为 ❖ 1、保护生态工程（例如三北防护林） ❖ 2、治理生态工程（小流域生态治理、生活污水净
化） ❖ 3、恢复生态工程（退耕还林、退牧还草） ❖ 4、景观生态工程（城市景观绿化）
三、试题解答要点
❖ 明晰不同生态工程所注重的原理侧重点，这是解题 的关键
物种的丰富度越高生态系统的稳定性越高、但在人力成本投入 越多的生态系统，对物种的丰富度要求越低
一、生态工程的原理
❖ 生态工程原理： ❖ 3、协调与平衡原理（生态系统的组成、生态系统承载
力） ❖ 协调-------主要是生物与环境的协调(强调生物要
和环境相适应);生物与生物之间的协调（种间关系） 平衡------是种群数量与环境的负载能力要平衡
❖ (08江苏生物)26．（8分）江苏某农户创建的 冬季生态型种植养殖模式如下图所示，请据 图回答下列问题。
❖ （1）牛棚内产生的__二氧化碳 _可扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜大棚， 提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用产生的___氧气 __可扩散进入牛棚。
❖ （2）秸杆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪混合堆入进行__发酵 _， 腐熟的产物肥效提高，这是因为 微生物将有机物分解为无机物 。这 种肥料用物蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。
潜流人工湿地
（2）在该修复生态系统中，主要生产者是 藻类 和 大型挺水植物 ， 鱼类属于该生态系统的 消费者 。 （3）生物修复系统构建后，种间关系发生了哪些主要变化? 大型挺水植物与藻类竞争；鱼类捕食藻类
3．（2007年高考四川理综T3，改编）在社会主义新农村 建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新 型农业生态系统（如图所示）。下列叙述正确的是 （ABD） A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家 畜 B．该生态系统中人的作用非常关键，植物是主要成分 C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效 率 D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定 性
材料二：在宁夏，许多“生态建设林”成片死亡；准备用来造“灌木林” 的“树”坑挖好了，灌木没有种活，却破坏了天然草原植被，还形成了 新的“风蚀坑”。由于普遍种纯林，发生虫害时，一倒一大片，仅小小 天牛就将宁夏20年的建设成果———几十亿株杨树毁于一旦。
材料三：中国科学院连续4年的实验充分证实，在那些生态 退化尚没有达到生态恢复“阈值”的广大草原地区、半干旱 荒漠地区，自然界靠其固有的恢复能力是能够实现生态恢复 的，不需要造林，也不需要飞播种草。采取的“以地养地”、 “借助自然力恢复”途径，成本只有每亩20元，主要的费用 是帮助当地解决了水、电、路等难题，而真正用在生态恢复 上的费用只有每亩4元钱围栏费！且自然恢复的草原、灌木 和天然乔木都是本地的，没有外来种，最符合自然规律，更
人工湿地的分类
3、垂直流人工湿地（Vertical Flow Constructed
Wetlands VFW）垂直流人工湿地综合了表面流及潜流的特
点，污水在基质中沿垂直方向流动，可以使污水与植物根系 及基质中的微生物充分接触，同时由上而下的流水可以为好 氧微生物的活动提供更多溶解氧，因而能提高净化效果。但 基建要求较高，现处于试验阶段。
人工湿地集配水布置方式
人工湿地集配水布置方式目录引言 (3)1表面流湿地的集布水方式 (3)1.1 布水方式 (3)1.2 配水结构 (4)1.3 集水结构 (6)2 水平潜流人工湿地的集配水 (8)2.1 配水方式 (8)2.2 集水方式 (9)3 垂直潜流人工湿地的集配水 (10)引言人工湿地作为一种新型生态污水处理技术，在适应污水处理小型化、多元化的发展趋势方面，具有独特的优势，人工湿地布、集水多孔管孔径大小、布设的疏密程度以及配水方式等水力条件直接影响着污染物与基质、微生物接触的有效性、系统内的溶解氧分布和缺氧程度，也影响着湿地基质的物理化学特性，从而影响微生物的多样性、活性，影响植物的生长、污染物的沉积、微生物转化、植物吸收及基质的吸附过程。
另外布水不均匀也是导致湿地床堵塞发生的根本原因。
当湿地床发生堵塞后，填料层的渗透系数会急剧下降，过水能力也随之降低，湿地进水会直接淤积在填料层表面，恶化运行环境，涌水还会阻隔氧气向填料层内扩散，降低污染物的去除效果。
因此人工湿地的布水方式对于人工湿地的高效运作具有至关重要的作用。
图1-1 人工湿地布水/集水系统1表面流湿地的集布水方式1.1 布水方式表流人工湿地，与自然湿地最为接近，污水在湿地表面流动，水位较浅，多在0.1-0.9 m之间。
表面流人工湿地处理系统在运行过程中可能出现的最大问题是“沟流”，这会降低湿地的有效处理面积。
通过控制底面平整性及植物密度可以防治布水不均，因此对原有的沟渠、道路围堰进行平整可以减少短流。
同时，也可以采用类似折板的围堰或横向的深水沟进行重新布水，以达到均匀布水的目的。
表面流湿地中的这些横沟可以使水流横向通畅流动，并保持恒定水头，增加停留时间，提高面积效率。
下图为不同进出水方式下的布水效果：a)最不利情况（短流）b)不利情况（存在死角）c)布水较好d)布水好（布水横沟）图1-2 表面流人工湿地不同进出水方式下的布水效果1.2 配水结构布水管渠是向人工湿地中输送污水的装置，布水时应尽量均匀，并可用于调控污水流量，人工湿地的一般进水方式可分为单点布水、多点布水和溢流进水等，若人工湿地进水区较狭窄或湿地呈狭长形（长宽比很大），可采用单点进水，如果进水区较宽，则宜采用多点进水。
人工湿地的发展分类及机理
人工湿地1人工湿地概念及其开展一、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一样。
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。
构造组成上概念：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、人工湿地的开展最早的人工湿地是1903年建在英国约克郡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. Kathe Seidel 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。
人工湿地污水处理技术
人工湿地污水处理技术人工湿地是人们模拟天然湿地系统结构和功能而建造的、可控制运行的湿地系统，用以对受污染水进行处理的一种工艺，由围护结构、人工介质、水生植物等部分构成.当水进入人工湿地时，其污染物被床体吸附、过滤、分解而达到水质净化作用.人工湿地污水处理系统所针对的污染物(环境影响主力因子）主要为氮、磷、悬浮物（SS)、有机物（BOD、COD）、重金属等.悬浮物的去除：悬浮物（SS)的去除主要通过基质的过滤、污泥沉淀及根系附着来完成。
为防止在进水口附近发生堵塞，进水前应设置预处理以降低总固体浓度，一般设置沉淀池即可。
有机物的去除:微生物在具有巨大比表面积的土壤颗粒表面形成一层生物膜，当污水流经土壤颗粒表面时，不溶性的有机物通过基质的沉淀、过滤和吸附作用被截留,然后被微小生物利用；可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代谢过程而被分解去除。
氮、磷的去除:污水中的氮包括无机氮和有机氮。
无机氮包括氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐；有机氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。
其去除途径包括基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。
污水中的磷包括有机磷和无机磷。
其去除途径主要包括微生物同化、基质吸附、植物吸收及污泥沉淀。
工程实际及理论研究均表明，污水中磷的去除是以基质吸附及污泥沉淀为主.重金属的去除:金属离子去除机理主要有:植物的吸收和富集作用、土壤胶体颗粒的吸附、悬浮颗粒的过滤和沉淀,人工湿地对污水中重金属去除是通过植物、微生物、土壤基质等组成成分共同起作用的。
流程：1、当工程接纳城镇生活污水及与生活污水性质相近的其它污水时，基本工艺流程为:2、当工程接纳城镇污水处理厂出水时，基本工艺流程为:污水中的大部分有机物最终被异养微生物转化为微生物体、CO2、甲烷和水、无机氮、无机磷。
负荷计算：人工湿地的表面积设计应考虑最大污染负荷和水力负荷，可按COD cr表面负荷、水力负荷、TN表面负荷、NH4+-N表面负荷、TP表面负荷进行计算，应取设计计算结果中的最大值，并校核水力停留时间是否满足设计要求.进水水质：宜控制COD≤200mg/L，SS≤80mg/L。
湿地公园案例研究分析——经典
奥林匹克公园北部森林公园湿地建 设工程
规划在奥运湖西北侧建设生态自然净化系统，也就是人工湿地，面积约10公顷。 规划在清河污水厂内建设8万t/d的再生水处理厂，采用膜处理工艺，其出水水质基 本可达到Ⅳ类水体标准（总氮指标达不到Ⅳ类水体标准），大部分常规指标接近Ⅲ 类水体标准要求。该部分再生水通过市政再生水管道向南通过清河后沿白庙村路入 奥运公园生态自然净化系统净化，补入奥运湖。
三场九园、步道网络编织交通体系
设计以一环九纵多路径的交通路网和三场九园的休憩场所共同形成场地的交通网络。一环九纵多路径的交通路网，既确保了场 地与外界的便捷联系，又保证了场地内部便利的可达性，很好的解决了世博期间人流的分流问题。三场九园的休憩场所， 在形成不同文明景观体验空间的同时，提供了世博期间人流等候、疏散的场地。
设计特色：
一条蓝带串起的四种文明，并对与6大问题做滩地区发展的时间脉络、空间背景和场地禀赋作为线索，将湿地公园分为湿地生态景观层、农耕文明景观层、工业文明遗 存层和后工业文明体验层4个功能层次，由此叠加形成场地的总体功能布局。
蓝带：三带一区建构湿地基底
设计以“双滩谐生”为结构特征建立湿地体系，共有滨江芦荻带、内河净化湿地带、梯地禾田带和原生湿地保护区4个部分组 成。其中滨江芦荻带和原生湿地保护区主要指与黄浦江直接相邻的外水滩地，而内河净化湿地带主要是指场地中部的人 工湿地系统。外水滩地和内河净化湿地带之间通过潮水涨落、无动力的自然渗滤进行联系，它们息息相关，一同营造着 具有地域特征、能够可持续发展的后滩湿地生态系统。
图1
人工湿地工艺流程
图2
人工湿地剖面图
• 北京“奥林匹克公园北部森林公园湿地建设 工程”即将动工。这个位于京城中轴线北端 的奥林匹克公园，总用地约1135公顷，是举 办2008年奥运会的重要区域。北区以自然生 态绿色景观为主，面积约300公顷。奥林匹 克森林公园在满足2008年奥运会比赛和绿色 生态带的需要同时，还将作为一个污水处理 系统，使清河再生水厂提供的中水经过湿地 的处理，达到森林公园用水的标准。
人工湿地分类
人工湿地设计1、人工湿地技术人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，主要利用土壤、人工介质、 植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的技术。
其作用机理包括 吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水 分和养分吸收及各类动物的作用吸收养分。
人工湿地对有机污染物有较强的降解能力。
废水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过 滤作用，可以很快地被截留进而被微生物利用；废水中可溶性有机物则可通过植物根系生物 膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。
随着处理过程的不断进行，湿地床中的 微生物也繁殖生长，通过对湿地床填料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。
人工湿地系统的出水质量好，可使污水资源化，实现中水回用于绿化，种植具 景观价值的湿生植物可改善生态住宅小区的景观状况。
人工湿地由五部分组成：A、具有各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石； B、适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇、美人蕉、旱伞草、菖蒲等； C、水体(在基质表面上或下流动的水)； D、好氧或厌氧微生物种群和微型动物。
人工湿地组成1其中湿地植物在湿地系统中具有三个间接的重要作用： A、显著增加微生物的附着(植物的根、茎、叶)； B、湿地植物可将大气氧传输至根部，使根在厌氧环境中生长； C、增加或稳定土壤的透水性。
一般人工湿地系统都具有如下特点： A、建造和运行费用便宜； B、易于维护，技术含量低； C、可进行有效可靠的废水处理； D、可缓冲对水力和污染负荷的冲击； E、可产生效益，如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动植物栖息、娱乐和教 育。
人工湿地的污染物净化过程涉及物理、化学和生物多方面的综合作用，净化主要经过以 下几个途径：A、过滤、截留去除颗粒物：除去含有 C、N、P 的有机及无机颗粒物和悬浮固体； B、通过湿地介质的吸附、络合和离子交换等作用去除磷和金属离子； C、通过湿地微生物的作用（氧化—还原反应、吸收降解），降解有机污染物，并去除 水体中的氮； D、通过植物生长吸收去除水体中的氮磷，富集金属离子。
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布水渠 阀门井
布水区填料
水生植物 生态填料 防渗膜保护层（粗砂）
防渗膜 基础夯实
集水区填料 可调出水口 集水渠
上行潜流湿地
布水渠 阀门井
水生植物 生态填料 布水管 防渗膜保护层（粗砂） 防渗层 基础Biblioteka 实集水渠下行潜流湿地
布水渠 阀门井
水生植物 布水管 生态填料 集水管 防渗膜保护层（粗砂） 防渗层 基础夯实
可调出水口
复合垂直流湿地
布水渠 阀门井
水生植物 布水管 生态填料 集水管
防渗膜保护层（粗砂） 防渗膜 基础夯实
水生植物 集水管 生态填料 布水管 防渗膜保护层（粗砂） 防渗膜 基础夯实
集水渠