生态修复课程设计

摘 要

目前，我国每年的废（污）水排放总量很大，其中大部分未经处理就直接排入江河湖泊，部分湖泊受到了不同程度的污染，有近60%的城市没有污水处理厂，农村地区的生活污水基本上未经过处理就直接排放，农村生活污水治理已经影响到现代新农村的建设。

因此，农村环境污染越来越受到人们的关注。本设计针对农村生活污水的实际情况，介绍了利用人工湿地处理农村生活污水，具体流程是：首先经过一级处理，污水依次经过中格栅、平流式沉砂池、平流式沉淀池，主要将大的悬浮颗粒物去除，去除率为40%%50~，同时可去除5BOD %40~%25左右，此时达不到污水排放标准，然后经过二级处理，依次通过兼性氧化塘、垂直潜流人工湿地去除TP N NH BOD 、、 35。

该工艺处理流程短，处理效果好，占地少，且节约成本。

本课程设计主要包括各处理单元的比较选择，各构筑物的设计计算，以及各主要构筑物的图纸及平面流程图。

关键词：农村生活污水；氧化塘；人工湿地

目录

第一章绪论 (1)

1.1 设计内容........................................................................ 错误！未定义书签。

1.2 设计原则........................................................................ 错误！未定义书签。

1.3 设计依据........................................ 错误！未定义书签。错误！未定义书签。第二章工艺流程的确定 ............................. 错误！未定义书签。

2.1.农村污水的简介............................................................. 错误！未定义书签。

2.1.1农村污水的来源................................................... 错误！未定义书签。

2.1.2农村污水的水质特点........................................... 错误！未定义书签。

2.1.3农村污水的危害................................................... 错误！未定义书签。

2.2 工艺流程设计................................................................ 错误！未定义书签。

2.2.1污水的设计规模................................................... 错误！未定义书签。

2.2.2处理程度的计算................................................... 错误！未定义书签。

2.3 工艺流程的比选及确定............................................................................. - 5 -第三章工艺流程及说明 ............................. 错误！未定义书签。

3.1 工艺流程........................................................................ 错误！未定义书签。

3.2 工艺说明........................................................................ 错误！未定义书签。

3.2.1预处理工艺........................................................... 错误！未定义书签。

3.2.2主处理工艺........................................................... 错误！未定义书签。第四章主要构筑物设计计算 ......................... 错误！未定义书签。

4.1 中格栅............................................................................ 错误！未定义书签。

4.1.1中格栅的设计参数............................................... 错误！未定义书签。

4.1.2中格栅的设计计算............................................... 错误！未定义书签。

4.2 平流式沉砂池................................................................ 错误！未定义书签。

4.2.1平流式沉砂池的设计参数................................... 错误！未定义书签。

4.2.2平流式沉砂池的设计计算................................... 错误！未定义书签。

4.3 平流式沉淀池................................................................ 错误！未定义书签。

4.3.1平流式沉淀池的设计参数................................... 错误！未定义书签。

4.3.2平流式沉淀池的设计计算................................... 错误！未定义书签。

4.4 兼性氧化塘.................................................................... 错误！未定义书签。

4.4.1兼性氧化塘的设计参数....................................... 错误！未定义书签。

4.4.2兼性氧化塘的设计计算....................................... 错误！未定义书签。

4.5垂直潜流人工湿地......................................................... 错误！未定义书签。

4.5.1垂直潜流人工湿地的设计参数........................... 错误！未定义书签。

4.5.2垂直潜流人工湿地的设计计算........................... 错误！未定义书签。第五章总结 ....................................... 错误！未定义书签。参考文献 .......................................... 错误！未定义书签。

第一章 绪 论

农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表

水体、土壤水和地下水体的总称。我国总计有乡镇45412个，村民委员会739980个，乡村户数23692.7万户，乡村人口达91960万人。农村人口分散，人口数量多，没有任何生活污水的收集和处理设施，这使农村生活污染源成为影响水环境的重要因素。据测算，全国农村每年产生生活污水80多亿吨，严重污染了农村地区居住环境，农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染，饮用水水质安全受到严重威胁，直接危害农民的身体健康，严重影响农村地区的环境卫生，极易导致一些流行性疾病的发生与传播。据估算，农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元，我国农村环境与生态状况令人担忧。

改革开放的三十多年来，我国农业生产能力获得了较大幅度的提高。畜禽散养户的不断增多，大量畜禽粪便没有处理就直接排放，粪便污染逐年加重。有资料显示，养殖一头猪所产生的废水是一个人的7倍，而养殖一头牛则是22倍。这些有机物未经处理，渗入地下或进入地表水，使水环境中硝态氮、硬度和细菌总数超标，严重威胁着居民饮用水的安全。

1.1设计内容

最大设计污水量0.04m 3

。

进出水水质指标，如表1-1所示

项目 SS 5BOD

N NH 3

TP

进水 100～150 80～100 8～10 2～3 出水

≤ 30

≤ 10

≤ 4

≤ 1

1.2设计原则

1.2.1基础数据可靠

认真研究各项基础资料、基本依据，全面分析各项影响因素，充分掌握水质水量的特点和地域特性，合理选择好设计参数，为工作设计提供可靠的依据。

1.2.2工艺先进使用

选择技术先进，运行稳定、投资和处理成本合理的污水污泥处理工艺，积极慎重的采用经过证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备，使处理工艺先进，运行可靠，处理后水质稳定达到排放标准。

1.2.3避免二次污染

污水处理工艺作为环境保护工程，应避免或者尽量减少对环境的负面影响，如气味、噪声、固体废物污染等；妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂、污泥和臭气等避免对环境的二次污染。

1.2.4运行管理方便

以人为本，充分考虑便于污水处理工艺运行管理的措施。污水处理过程中的自动控制，力求安全可靠、经济实用，以利于提高管理水平，降低劳动强度和运行费用。

1.2.5近期与远期结合

污水处理工艺设计应远期全面规划，污水厂的厂区面积，应按项目总规模控制，并做出分期建设的安排，合理确定近期规模。

1.2.6满足安全要求

污水处理工艺设计须充分考虑安全运行要求。

1.3设计依据

处理农村生活污水工艺主要依据是根据所需要处理污水的规模，进水水质、出水水质的要求，对废水进行处理计算，所达到预期的效果。

第二章 工艺流程的确定

2.1农村污水的简介

2.1.1农村污水的来源

农村污水是农村村庄和小镇的居民生活污水和生产废水的总称。它的来源很多，通常有：

(1)农村居民日常生活产生的污水。

(2)中小学、当地政府机关、民俗旅游、旅店排放的污水。 (3)农民养殖的畜禽排泄物。 (4)乡镇企业排放的各种污水。

其中，农村生活污水一般来源于以下三方面：

第一是厨房污水，多以洗碗水、涮锅水、淘米和洗菜水组成。淘米洗菜水中含有米糠菜屑等有机物，其他污水中含有大量的动植物脂肪和钠、醋酸、氯、碘等多种元素。由于生活水平的提高，农村肉类食品及油类使用的增加，使生活污水的油类成分增加。

第二是生活洗涤污水，洗涤用品的使用使洗涤污水含有大量化学成分。比如，太湖洗衣废水占生活污水的21.6％，巢湖、滇池大约为17.9％。有调查显示，92％的农村家庭一直使用洗衣粉，6％的家庭同时使用洗衣粉和肥皂，只有2％的家庭长期使用肥皂。洗衣粉的大量使用加重了磷负荷问题。

第三是冲厕水。部分农村改水改厕后，使用了抽水马桶，产生了大量的生活污水。部分农村仍在使用旱厕，且有的农户养家畜家禽，产生了冲圈水，粪料还田，粪水溢流。畜禽粪尿所含的N 、P 及5BOD 等浓度很高，冲洗水中的5BOD 和SS 浓度也很高。资料显示，养殖一头猪产生的废水是一个人的7倍，而养殖一头牛则是22倍。

2.1.2农村污水的特点

水质特点：

（1）农村村镇人口较少，分布广泛且分散，大部分没有污水排放管网； （2）农村生活污水浓度低，变化大；

（3）大部分农村生活污水的性质相差不大，水中基本上不含有重金属和有

毒有害物质（但随着人们生活水平的提高，部分生活污水中可能含有重金属和有

毒有害物质），含一定量的氮、磷，水质波动大，可生化性强；

（4）不同时段的水质不同；

（5）厕所排放的污水水质较差，但可进入化粪池用作肥料。

水量特点：

（1）一般农村的生活污水量都比较小，除小城镇外，农村人口居住分散，水量相对较少，相应地产生的生活污水量也较小；

（2）变化系数大，居民生活规律相近，导致农村生活污水排放量早晚比白天大，夜间排水量小，甚至可能断流，水量变化明显，即无水排放呈不连续状态，具有变化幅度大的特点；

（3）在上午、中午、下午都有一个高峰时段。

2.1.3农村污水的危害

生活污水是人们在日常生活中排出的废水，由于生活污水中含有多种有机物及病菌、虫卵，如果不经处理直接排放到水体中，污染有机物分解腐烂，使水体中溶解氧消耗殆尽，发黑变臭。因此，城市生活污水应送入污水处理厂处理，达标后才能排放到水体。

农村生活污水以往都是作为农田肥料来使用的，生活污水中的有机物在农田中被农作物吸收，转化为农作物的营养物质，很少流失到水体中去，因此，对环境影响不大。但随着我国经济社会的快速发展，农民经济收入的不断提高，农民的生活方式也发生了巨大的变化，随着自来水的普及，卫生洁具、洗衣机、沐浴设施等走进平常百姓家。农村的人均日用水量和生活污水排放量急增，产生了大量生活污水；其肥效亦大大降低，又因卫生要求，很难用作农肥了，同时由于化肥的大量使用，减少了传统的农家肥的使用。造成农村生活污水失去了消化途径，使近年来农村生活污水的无序排放，成为农村环境的重要污染源，造成农村河道水体变黑发臭、鱼虾绝迹、蚊蝇孳生。生活污水中病菌虫卵引起疾病传播，使群众的身体健康受到极大的影响。

2.2工艺流程的设计

2.2.1污水的设计规模

最大设计污水量0.04m3。

进出水水质指标,如图2-1所示

表2-1 进出水水质指标 单位：l mg

项目 SS 5BOD

N NH -3

TP

进水 100～150 80～100 8～10 2～3 出水

≤ 30

≤ 10

≤ 4

≤ 1

2.2.2处理程度的计算

SS 的去除率=-=

15030

15080％ BOD 5的去除率=

=-10010

10090% N NH -3的去除率==-10

4

1060%

TP 的去除率==-3

1

366.7%

2.3工艺流程的比选及确定

农村污水处理技术的选择要量力而行，充分考虑到农村地区财力状况薄弱、农民实际承受能力较低这一普遍情况，处理工艺的选择不能盲目攀比，不能一味地选择时髦先进、处理效果好、自动化控制水平很高的处理工艺，而着重应该考虑选用既成熟可靠，又适合农村特点和实际的污水处理适用技术。建议污水处理技术的选择优先达到两个目标：一是达标排放或回用；二是注重经济适用，运行成本低，管理维护简单。

目前国内外应用农村生活污水治理的处理技术比较多，名称也多种多样，但从工艺原理上通常可归为两类：第一类是自然处理系统。利用土壤过滤、植物吸收和微生物分解的原理，又称为生态处理系统，常用的有：人工湿地处理系统、地下土壤渗滤净化系统等；第二类是生物处理系统，又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理是通过动力给污水充氧，培养微生物菌种，利用微生物菌种分解、消耗吸收污水中的有机物、氮和磷，常用的有：普通活性污泥法、AO 法、生物转盘和SBR 法等。厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下把有机污染物转化为无机物和少量的细胞物质，常用的有：厌氧接触法、厌氧滤池、UASB 升流式厌氧污泥床等。

本设计采用生态处理系统，利用氧化塘和人工湿地处理农村污水。

2.3.1格栅

（1）作用原理：用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵

机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口、减少后续处理产生

的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。

（2）分类：

按格栅栅条间距的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅三类。按格栅的清渣方法，有人工格栅、机械格栅和水力清除格栅三种。

按格栅构造特点不同可分为抓耙式、循环式、弧形、回转式、转鼓式、旋转式、齿耙式和阶梯式等多种形式。

人工格栅一般用于小型污水处理站，构造简单，劳动强度大。机械格栅一般用于大中型污水处理厂，这类格栅构造较复杂，自动化程度较高。

2.3.2沉砂池

（1）作用原理：

①除砂功能。进水中砂粒粒径差别很大，沉砂池对不同粒径范围的砂粒去除率是不同的，粒径大的砂粒，去除率高。一般以对粒径大于0.2毫米的砂粒的去除效率来衡量沉砂池的除砂效率。

②洗砂功能。砂粒表面附有有机物，如果不对其进行分离，这些有机物易腐化并发出恶臭，影响周围的环境，因此沉砂池在去除砂的同时，还对附着上面的有机物进行有效分离。

（2）分类：沉砂池分为平流式、曝气式、旋流式三种。其比较见表2-1

表2-1 沉砂池的比较

类型适用范围优点缺点

曝气式沉砂池中、大厂

可以根据水量大小调整

曝气量，运行稳定，工艺

成熟，适用于水量波动大

的场所，能去除部分油脂。

占地大，能耗大，操作

环境差。

平流式沉砂池小厂

污水沿水平方向流动，构

造简单，截留无机颗粒效

果较好

受进水波动影响大，洗

砂效果差。

旋流式沉砂池中、小厂

去除沉砂表面附着有机

物的功能，沉砂效果好，

占地省，能耗低，运行稳

定，维护管理方便。

在除砂量和运行稳定性

方面，实际运行情况与资

料有一定差距，不适用于

水量波动大的场所。

根据平流式沉砂池构造简单，截留无机颗粒效果好的特点，本设计采用平流式沉砂池。

2.3.3沉淀池

（1）作用原理：沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。在生化之前的称为初沉池，沉淀的污泥无机称为较多，污泥含水率相对于二沉池污泥低些。位于生化之后的沉淀池一般称为二沉池，多为有机污泥，污泥含水率较高。

（2）分类：沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式和斜板式四种，其比较见表2-2

表2-3-2沉淀池的比较

池型平流沉淀池竖流沉淀池辐流沉淀池斜板沉淀池

设计参数池型长条形

水平流速10～

25mm/s；

沉降速度0.3～

0.6mm/s；沉

淀时间

2～4h；

表面负荷

1～2m3/m2·h

池直径或正方形边

长与有效水深的比

值≤3，池直径一般

采用4-7m；

中心管内流速

≤30mm/s；反

射板板底距泥面至

少0.3m；喇叭口直

径及高度为中心管

直径的1.35倍；

池直径或正方形

边长与有效水深

的比值，宜为6～

12；池

径，不宜小于

16m；

池底坡度一般采

用0.05；

斜管孔径（或斜板

净距）不宜太小，

一般为80～

100mm；

斜管（板）斜长宜

为1.0～1.2m；

做初沉池时，水力

停留时间不超过

30min，二沉池不超

过60min；

优点（1）沉淀效果好

（2）对冲击负荷

和温度变化的适

应能力较强

（3）施工简易

（4）平面布置紧

凑（5）

排泥设备已趋定

型

（1）排泥方便，管

理简单

（2）占地面积较小

（1）多为机械排

泥，运行可靠，

管理较简单

（2）排泥设备已

定型化

（1）沉淀面积增

大；

（2）沉淀效率高，

产水量大；

（3）水力条件好，

Re小，Fr大，有利

于沉淀；

缺点（1）配水不易均

匀（2）

采用多斗排泥时，

每个泥斗需要单

独设排泥管各自

排泥，操作量大

（3）采用机械排

泥时，设备复杂，

对施工质量要求

高

（1）池子深度大，

施工困难

（2）对冲击负荷和

温度变化的适应能

力较差

（3）池径不宜过大，

否则布水不匀

机械排泥设备复

杂，对施工质量

要求高

（1）由于停留时间

短，其缓冲能力差；

（2）对混凝要求

高；

（3）维护管理较

难，使用一段时间

后需更换斜板（管）

根据平流式沉淀池沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简易等特点，本设计采用平流式沉淀池。

2.3.4稳定塘

（1）作用原理：稳定塘净化污水的原理与自然水域的自净机理十分相似，污水在塘内滞留的过程中，水中的有机物通过好氧微生物的代谢活动被氧化分解，或

经过厌氧微生物的分解而达到稳定化的目的。好氧微生物代谢所需的溶解氧由塘表面的大气复氧作用及藻类的光合作用提供，有时也可通过人工曝气补充供氧。（2）分类：按照塘内微生物的类型和供氧方式来划分，稳定塘可以分为以下四类：好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘。其比较见表2-3

表2-3稳定塘的比较

类型好氧塘兼性塘厌氧塘曝气塘

优点（1）投资省；

（2）管理方便；

（3）水力停留时间较短，

降解有机物的速率很快，

处理程度高。

（1）投资省，管

理方便；

（2）耐冲击负荷

较强；

（3）处理程度高，

出水水质好。

（1）有机负荷高，耐冲

击负荷较强；

（2）由于池深较大，所

以占地省；

（3）所需动力少，运转

维护费用低；

（4）贮存污泥的容积较

大。

（1）体积小，

占地省；水力

停留时间短；

（2）无臭味；

（3）处理程度

高；耐冲击负

荷较强

缺点（1）池容大，占地面积多；

（2）处理水中含有大量的

藻类，需要对出水进行除

藻处理；

（3）对细菌的去除效果较

差。

（1）池容大，占

地多；

（2）可能有臭味，

夏季运转时经常

出现漂浮污泥层；

（3）出水水质有

波动。

（1）温度无法控制，工

作条件难以保证；

（2）臭味大；

（3）净化速率低，污水

停留时间长。城市污水

的水力停留时间为

30~50天。

（1）运行维护

费用高；

（2）由于采用

了人工曝气，

所以容易起泡

沫，出水中含

固体物质高。

适用范围适用于去除营养物，处理

溶解性有机物。由于处理

效果较好，多用于串联在

其他稳定塘后做进一步处

理。

既可用来处理城

市污水，也能用于

处理石油化工、印

染、造纸等工业废

水。

对高温、高浓度的有机

废水有很好的去除效

果；对醇、醛、酚、酮

等化学物质和重金属也

有去除作用。

适用于处理城

市污水与工业

废水。

兼性塘具有投资省、管理方便、耐冲击负荷较强、处理程度高、出水水质好等特点，本设计采用兼性塘。

2.3.5人工湿地

（1）作用原理：人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。实地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地系统中因植物根系对氧的传递释

放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。

表面流人工湿地 100≤ 50≤ 10≤

3≤ 水平潜流人工湿地 60≤

80≤

25≤ 5≤

表2-5 人工湿地系统污染物去除率 单位：％

表面流人工湿地 50~60 40~70 20~50 35~70 水平潜流人工湿地 50~80 45~85 40~70 70~80

根据垂直潜流人工湿地具有投资成本低，运行费用低，处理效果好等特点，本次设计采用垂直流人工湿地。

第三章工艺流程及说明

3.1工艺流程

废水经过中格栅，去除较大的悬浮物及漂浮物，再进入平流式沉砂池，去除一些悬浮颗粒，接着进入平流式沉淀池，再去除一些悬浮颗粒物，然后进入兼性氧化塘，去除部分

BOD。然后进入人工湿地进行处理，最后达

5

标排放。工艺流程图如下图3-1：

出水

图3-1 工艺流程图

3.2工艺说明

本次设计中的工艺流程主要是由预处理工艺、主处理工艺组成的。

3.2.1预处理单元

预处理单元由中格栅、平流式沉砂池、平流式沉淀池组成。

（1）格栅

是为去除较大悬浮物或漂浮物，本设计采用中格栅。

（2）沉砂池

m的砂粒，沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/3

以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。

（3）沉淀池

沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。

3.2.2主处理单元

3.2.2.1氧化塘

稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的

人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。

3.2.2.2人工湿地

(1)人工湿地简介

人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。人工湿地的植物还能够为水体输送氧气，增加水体的活性。湿地植物在控制水质污染，降解有害物质上也起到了重要的作用。湿地系统中的微生物是降解水体中污染物的主力军。好氧微生物通过呼吸作用，将废水中的大部分有机物分解成为二氧化碳和水，厌氧细菌将有机物质分解成二氧化碳和甲烷，硝化细菌将铵盐硝化，反硝化细菌将硝态氮还原成氮气，等等。通过这一系列的作用，污水中的主要有机污染物都能得到降解同化，成为微生物细胞的一部分，其余的变成对环境无害的无机物质回归到自然界中。湿地生态系统中还存在某些原生动物及后生动物，甚至一些湿地昆虫和鸟类也能参与吞食湿地系统中沉积的有机颗粒，然后进行同化作用，将有机颗粒作为营养物质吸收，从而在某种程度上去除污水中的颗粒物。

人工湿地主要由微生物、植物、基质、水体构成。

①微生物及其作用

人工湿地是通过植物——基质——微生物的综合作用实现对污染物的去除的，其中微生物是对污染物进行吸附和降解的主要生物群体和承担者，在湿地中与其它动物和植物的共生体的相互关系中往往起着核心作用。

人工湿地中存在的大量植物的根、茎、叶、基质等为微生物的附着生长提供载体。人工湿地中微生物非常丰富，这就为污水处理提供了分解者。除了湿地中的微生物在生长繁殖过程中直接吸收利用有机物和无机营养盐之外，湿地中的有机物主要靠好氧、兼氧和厌氧细菌降解得到去除。

②植物及其作用

植物是湿地生态系统的重要组成部分，在植物——基质——微生物的相互关心中承担着重要角色。

植物在人工湿地中主要起着以下作用：

a 起到布水和降低水流的作用，为拦截、沉淀颗粒物提供更好的水利条件，增加了污水和植物根系的接触时间。

b 植物密集的根系可以稳定床体表面，减缓床体堵塞，同时植物根系的生长有利于降解有机物质，有助于缓解床体堵塞。

c 在冬季，地上挺立的死亡植物可以为湿地保暖，防止霜冻，地面的跌落植物可以防止水面结冰。当然，在春季它也减缓了湿地的迅速升温过程。

d 提高湿地床体的水力传导性能。植物的生长可以松动基质，植物根系死亡腐烂后留下孔洞与空穴，改善了土壤的水力传导性能。

e 为微生物提供附着界面，处在湿地水中的茎和叶以及地下的植物根系为微生物附着生长提供了巨大的介质。

f 直接吸收污水中的氮磷。 g

化还原状态，从而改变根系周围的生物环境。因此，植物的生命活动影响污染物的转化过程和去除速率。

h 可以为野生动物如鸟类等提供良好的栖息环境，具有美学观赏性。 ③基质及其作用

人工湿地中基质的作用是作为植物的生长载体、为微生物提供大量的附着界面，直接通过物理化学作用净化污水，并保证一定的水力传导性能。

基质的选择根据湿地类型不同而不同。自由表面流湿地多以自然土壤为基质，水平潜流和垂直流湿地基质的选择则呈多样性，同时也会考虑取材方便、经济适用等因素。一般说来处理以TSS 、5BOD 和COD 为特征污染物的污水时，可根据停留时间、占地和出水水质要求选用细沙、粗砂、砾石、灰渣中的一种或两种作为基质。以磷为目的则多选择方解石、大理石或含+++322Al Fe Ca 、、离子较多的矿石。对于潜流湿地来说，基质的粒径尺寸，应既具有较高的比表面积为

微生物提供更多的附着介质，又能保证一定的水力传导性能，防止床体很快被堵塞。

(2)植被选用原则：

①植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能；

筛选净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多困难。一般应选用当地或本地区天然湿地中存在的植物。

②植物具有很强的生命力和旺盛的生长势；

a抗冻、抗热能力

b抗病虫害能力

c对周围环境的适应能力

③所引种的植物必须具有较强的耐污染能力；

BOD,COD,TN,TP主要是靠附着生长在根区表面及附水生植物对污水中的

5

近的微生物去除的，因此应选择根系比较发达，对污水承受能力强的水生植物。

④植物的年生长期长；

人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。

⑤所选择的植物将不对当地的生态环境构成威胁，具有生态安全性；

⑥具有一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。

3.2.2.3湿地植物类型及特点

（1）人工湿地植物

①浮水植物的特点：

a生命力强，对环境适应性好，根系发达；

b生物量大，生长迅速；

c具有季节性休眠现象，如冬季休眠或死亡的水葫芦、大薸、水蕹菜，夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。生长旺盛季节主要集中在每年的3-10月，

d生育周期短，主要以营养生长为主，对N的需求量最高

②挺水草本植物的特点：

a 适应能力强，或为本土优势品种；

b 根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对N 和P 、K 的吸收都比较丰富；

c 能于无土环境生长。 ③沉水植物的特点：

沉水植物一般原生于水质清洁的环境，其生长对水质要求比较高，因此，沉水植物只能用作人工湿地系统中最后的强化稳定植物加以应用，以提高出水水质。 （2）湿地中常见的几种植物 ①凤眼莲：

【别名】水葫芦、凤眼蓝、水葫芦苗 【分类】雨久花科凤眼莲属

形态特征：多年生浮水草本。须根发达且悬垂水中。喜高温湿润的气候，

C o 35~25为生长发育的最适温度，39℃以上则抑制生长，７～10°C 处于休眠状

态；

C o 10以上开始萌芽，但深秋季节遇到霜冻后，很快枯萎。耐碱性，抗病力强。

极耐肥。 但在多风浪的水面上，则生长不良。花期长，自夏至秋开花不绝。 ②大藻：

【别名】大萍、水莲、肥猪草、水芙蓉 【分类】天南星科大藻属

形态特征：多年生浮水草本。主茎短缩而叶呈莲座状，从叶腋间向四周分出匍匐茎，茎顶端发出新植株，有白色成束的须根。背面生毛。果为浆果。花期６—７月。生长习性：性喜高温高湿，不耐严寒。大藻有发达的根系，直接从污水中吸收有害物质和过剩营养物质，净化能力较强。 ③黑藻：

【别名】温丝草、灯笼薇、转转薇 【分类】水鳖科黑藻属

形态特征：多年生沉水草本。茎圆柱形，表面具有纵向细棱纹，质较脆；茎直立细长，长cm 80~50。叶带状披针形，４～８片轮生，通常以４～６片为多，长cm 5.1左右，宽约cm 0.2~5.1；叶缘具小锯齿，叶无柄。生长习性：喜阳光充足的环境。环境荫蔽植株生长受阻，新叶叶色变淡，老叶逐渐死亡。性喜温暖，较耐寒，在C o 30~15的温度范围内生长良好，越冬不低于C o 4。黑藻根系和叶片均可作为吸收器官，对磷的吸附力较强。 ④芦苇：

【分类】禾本科芦苇属多年生挺水植物形态特征：茎秆直立，秆高m 3~1，节下常生白粉。叶鞘圆筒形，无毛或有细毛。叶舌有毛，叶片长线形或长披针形，排列成２行。生长习性：多生于低湿地或浅水中。夏秋开花，芦苇适应性广、抗逆性强、生物量高，嫩茎、叶可作饲料。芦苇植株高大，地下有发达的匍匐根状茎。可将芦苇种植在人工湿地的前端，能有效去除污水中的有机污染物。 ⑤伞草：

【别名】水棕竹、风车草 【分类】莎草科莎草属

形态特征：多年生湿生、挺水植物，高m 6.1~4.0。茎秆粗壮，直立生长，茎近圆柱形，丛生，上部较为粗糙，下部包于棕色的叶鞘之中。花果期为夏秋季节。生长习性：性喜温暖湿润、通风良好、光照充足的环境，耐半阴；甚耐寒，华东地区露地稍加保护可以越冬；对土壤要求不严，以肥沃稍粘的土质为宜。 ⑥灯心草：

【别名】蔺草、龙须草、野席草、马棕根、野马棕 【分类】灯心草科灯心草属

形态特征：多年生草本，高cm 100~40。根茎横走，密生须根。茎簇生，直立，细柱形，直径mm 0.4~5.1，茎内充满白色的髓心，占茎的大部分。灯心草除污能力较强，对COD 去除率较高。

芦苇适应性广、抗逆性强、生物量高，本次工艺中人工湿地植物采用芦苇。 3.2.2.4不同基质的去污能力

不同的基质材料对不同污染物的去除能力不同,在这方面我国学者作了大量研究。汤显强等选取页岩、粗砾石、铁矿石、麦饭石及其组合作为人工湿地填料,小试研究结果结果表明：在相同进水水质和水力负荷运行条件下，单一填料页岩COD、TN、TP去除效果最好,组合填料COD去除率差别不大，页岩与粗砾石组合TN、TP去除率较高，朱夕珍等选取石英砂、煤灰渣和高炉渣进行不同基质垂直流人工湿地对城市污水的净化效果研究，得出结论：对化粪池出水COD和BOD的去除率为煤灰渣>高炉渣>石英砂，对TN、TP的去处效果顺序为高炉渣> 5

煤灰渣>石英砂；煤灰渣是去除污水中耗氧有机污染物和总磷等指标的理想基质;高炉渣是去除污水中总磷和总氮的理想基质;石英砂导水能力最好,水力负荷最高,并且不容易造成堵塞。张翔凌等选取砾石、沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、高炉钢渣、生物陶粒等8种不同基质,在高水力负荷条件下进行垂直流人工湿地净化实验，结果表明无烟煤、生物陶粒、砾石具有较好去除有机物的能力,沸石和陶瓷滤料对总氮和氨氮的去除效果较好,高炉钢渣和无烟煤具有较好去除磷的能力。李怀正等对几种经济型人工湿地基质的除污效能进行研究分析,得出钢渣和煤灰渣对出水pH值的影响较大,基质粒径越小则对SS的去除效果越好；对有机物去除效果的高低顺序为：砂子>煤灰渣>瓜子片>砾石>钢渣>高炉渣，对氨氮去除效果的高低顺序为：砂子>煤灰渣>瓜子片>高炉渣>砾石>钢渣，6种基质对TP都有较好的去除效果，其高低顺序为：钢渣>煤灰渣>砂子>高炉渣>瓜子片>砾石.郭本华等以沸石、页岩陶粒和碎石3种不同材料作为潜流式人工湿地的基质进行除磷效果比较，结果表明：碎石对污水磷素的处理效果最好,超过90%;页岩陶粒次之；沸石最差。

本次工艺采用垂直潜流人工湿地，水生植物采用芦苇，芦苇属于挺水草本植物，此类植物具有适应能力强，根系发达，生长量大，对N和P、K的吸收都比较丰富。基质层为五层，首先是表层100mm，然后为带有矿物质的砂土150mm，之下为砾石层350mm，接着为鹅卵石层200mm，然后设防渗层100mm，防止污水下渗，污染地下水体。