1、人工濕地水凈化系統(tǒng)一 理論基礎(chǔ)1. 濕地的概念及作用濕地是指不問其天然或人工、常久或暫時之沼澤地、濕原、泥炭地或水域地 帶，帶有靜止或流動、咸水或淡水、半咸水或咸水水體者，包括低潮時水深不超過6米的水域。因此，濕地不僅僅是我們傳統(tǒng)認(rèn)識上的沼澤、泥炭地、灘涂等， 還包括河流、湖泊、水庫、稻田以及退潮時水深超過6米的海水區(qū)。濕地是水陸系統(tǒng)相互作用形成的獨特生態(tài)系統(tǒng)，具有季節(jié)性或常年積水，生至濕地生態(tài)系統(tǒng)每年創(chuàng)造的價 田生態(tài)系統(tǒng)的。長或棲息喜濕動植物等基本特征，是自然界最富生物多樣性和生態(tài)功能最高的生 態(tài)系統(tǒng)，被喻為“地球之腎”。值高達(dá)1.4萬美元，是熱帶雨林的7倍，；160 倍。聯(lián)合國環(huán)境署 20

2、02年的研究數(shù)據(jù)表明，濕地國際組織將每年的2月2日定為世界濕地日2. 濕地凈化水質(zhì)機理濕地對水質(zhì)的凈化是一個復(fù)雜的過程，是濕地理化、生物作用綜合效應(yīng)的結(jié) 果。包括沉淀、吸附、離子交換、絡(luò)合反應(yīng)、硝化、反硝化、營養(yǎng)元素吸收、生 物轉(zhuǎn)化和微生物分解等過程。濕地植物在濕地系統(tǒng)中具有三個間接的重要作用：一是顯著增加微生物的附 著（植物的根、莖、葉）;二是濕地植物可將大氣氧傳輸至根部，使根在厭氧環(huán)境 中生長；三是增加或穩(wěn)定土壤的透水性。二人工濕地1.人工濕地的概念人工濕地概念是，由人工建造和監(jiān)督控制，充分利用濕地系統(tǒng)凈化污水能力的特點，通過自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的三重共同作用來實現(xiàn)對污水的凈化。

3、這種濕地系統(tǒng)是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵 石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動，或在床體 表面流動。在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高的水生植物（如蘆葦?shù)龋┬纬梢粋€獨特的動植物生態(tài)環(huán)境。2.人工濕地的分類人工濕地因水流方式差異可分為以下3類:表面流濕地（Surface Flow Wetlands縮寫為SFW :廢水在填料表面漫流，它與自然濕地最為接近，絕大部分有機物的去處是由長在植物水下莖、桿上的生 物膜來完成。這種濕地不能充分利用填料層極豐富的植物根系，衛(wèi)生條件也不好, 故設(shè)計中一般不米用。潛流濕地（Subsurface Flow We

4、tlands縮寫為SSFw）水在填料表面下滲流，因而可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其他各種作用處理廢水，而且衛(wèi) 生條件較好，故被廣泛采用。立式流濕地（Vertical Flow Wetlands疣徐縮寫為VFW）水流動況綜合了SFW和3.人工濕地的組成由五部人工濕地主要由五部分組成：一是具有各種透水性的基質(zhì)，如土壤、砂、礫JU"" 盤加綁水和厭氧基質(zhì)中生長的植物，如蘆葦?shù)?；三是水體（在基質(zhì)SSFW勺特點，但其建造要求高，易滋長蚊蠅，目前亦不多用。石；二是適于在飽和:I 區(qū):盅表面上或下流動的水）;四是無脊椎或脊椎動物；五是好氧或厭氧微生物種群。4.人工濕地的特點人工

5、濕地處理系統(tǒng)的特點是：建造和運行費用便宜； 易于維護(hù)，技術(shù)含量低;可進(jìn)行有效可靠的廢水處理；可緩沖對水力和污染負(fù)荷的沖擊；可產(chǎn)生效益，如 水產(chǎn)、畜產(chǎn)、造紙原料、建材、綠化、野生動植物棲息、娛樂和教育。對污染水 進(jìn)行處理5.人工濕地的不足人工濕地處理系統(tǒng)的不足之處是：占地面積大；不精確的設(shè)計運行參數(shù)；生 物和水力復(fù)雜性及對重要工藝動力學(xué)理解的缺乏；易受病蟲害影響。6.人工濕地技術(shù)的發(fā)展第一個人工濕地的試驗始于1974年，是在西德進(jìn)行的，運行結(jié)果相當(dāng)理想我國在“七五”期間開始了人工濕地的研究。三工程實例1.南京市建鄴區(qū)南胡公園南湖公園湖泊面積約5.6萬卅距離湖岸邊3米處將建立環(huán)湖雨水收集渠，收集渠

6、底部鋪墊鵝卵石和粗沙, L流到人工濕地；在靠湖一側(cè)留有出水孔，經(jīng)鵝卵石和粗沙過濾后的雨水經(jīng)距離河岸3米范圍內(nèi)種植 40川的香蒲、36川的水、72川的狹葉子大功勞及54Itf的睡蓮等多種植物，再次對雨水進(jìn)行凈化，經(jīng)過凈化后的雨水流入南湖。4000卅。另外，人工濕地與自然湖泊之間有近 通過大型水泵將湖水抽到濕地，過濾、凈化后的水又以匚筵it* 芝筵需an .-an > »人工濕地總面積約差，建成人工疊層瀑布,瀑布的形式流入湖中。1米的落2上海市徐匯區(qū)愛建園小區(qū)面積在100多卅，在局部范圍內(nèi)具有凈化功能的小型“人工濕地園林”“上海濕地資源在城市綠化建設(shè)的應(yīng)用途徑研究”課題負(fù)責(zé)人崔心紅

7、博士介紹，水體的設(shè)計采用“復(fù)合垂直流”結(jié)構(gòu)，分為具有落差的兩個部分。水池最上層鋪設(shè)扎有距離不等的小孔的水管，水下的第二層是40公分的砂層，最下層則是10公分的礫層，這個系統(tǒng)有助于水體流動，保持水體潔凈。在第二層的砂層，種植著根系發(fā)達(dá)的水生美人蕉、小香蕉、歐洲蘆荻、千屈菜等水生植物，與水中的小動物、微生物之間形成食物鏈，以凈化水質(zhì)。3. 漢陽小蓮花湖建成運轉(zhuǎn)的漢陽小蓮花湖邊1200川的人工濕地，該人工濕地由中科院水生600立方米湖所主持修建。濕地中栽種有美人蕉、鳶尾等水生植物。每日可處理 水，原屬劣五類的湖水經(jīng)過濕地的凈化后，將達(dá)到三類水體水質(zhì)要求4. 北京元大都公園濕地位于元大都公園的東端，輕

8、軌線與土城護(hù)城河(小月河)斜向交匯出一塊三角地，形似龍頭。目前已建成的面積達(dá)到17000卅，名為“龍澤魚躍”。端清澈的小溪，暢游的魚兒，棲息的野鴨。是目前北京城區(qū)內(nèi)最大的人工濕地。濕地內(nèi)種植有水生鳶尾、千屈菜、水蔥、睡蓮、蘆葦?shù)人参铮€活躍著 青蛙、泥鰍、小魚、蜻蜓以及野鴨等。5. 北京生命科學(xué)園規(guī)劃的園區(qū)水系統(tǒng)包括 6部分:(1) 園區(qū)內(nèi)各建筑組團(tuán)產(chǎn)生的生活和實驗室污水收集系統(tǒng)，位于地下;魯壬;Till：.2級處(2) 位于園區(qū)西北的生活污水污水處理溫室，收集的污水在這里進(jìn)行 理；(3) 環(huán)繞園區(qū)的線狀濕地系統(tǒng)，經(jīng)初步處理的污水緩慢繞園一周后成為干凈 水源進(jìn)入；(4) 以湖泊水面、挺水植

9、物群落為主的中央濕地；(5) 屋頂和園內(nèi)綠地在降雨情況下形成的徑流直接進(jìn)入濕地系統(tǒng)，在綠地需 要灌溉季節(jié)，可以直接從濕地系統(tǒng)取水；(6) 園區(qū)和外界的水交換系統(tǒng)6. 北京官廳水庫黑土洼濕地黑土洼工程包括庫濱帶和穩(wěn)定塘兩部分。庫濱帶工程是根據(jù)黑土洼溝區(qū)域地 形、地貌及運行水位條件，沿黑土洼溝周邊建設(shè)庫濱生態(tài)系統(tǒng)，按照高程分別設(shè) 置喬木帶、灌木帶、挺水植物帶、沉水植物群落。溢流壩圍成84萬卅的水域,形成穩(wěn)定塘。用隔膜將穩(wěn)定塘沿縱向分隔為三個功能區(qū)：沉沙區(qū)、浮水植物區(qū)、厭氧凈化 區(qū)。永定河的來水經(jīng)過引水工程進(jìn)入黑土洼穩(wěn)定塘后滯留一段時間，在沉沙區(qū)進(jìn) 行初步沉淀；水流在進(jìn)入浮水植物區(qū)、厭氧區(qū)后，水中的

10、生物鏈抑制藻類生長， 水生動植物和微生物直接從水中吸收和降解氮、磷等有機物，降低水庫的富營養(yǎng) 化指標(biāo)，大部分懸浮物將在這一區(qū)域消失，水質(zhì)得到凈化。示范工程建設(shè) 2. 52公頃水面的浮水植物帶和6. 84公頃的庫濱挺水植物帶。為保持良好的水質(zhì)， 防止植物腐爛污染水體，浮水植物要求按季打撈、移種,庫濱帶的香蒲、蘆葦、水草等植物要求在秋季收割，濕地中的雜草和凋謝物要及 時清除。7. 云南省澄江縣撫仙湖濕地云南省澄江縣撫仙湖邊的馬料河濕地，人工栽種的水藻和水草充分吸收污水中的營養(yǎng)成分，把生活污水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水變?yōu)榍逅笤倭魅牒?。該工程占地?0畝，2003年10月建成運行，每天可凈化污水4萬多立方米

11、，凈化后的水質(zhì)優(yōu)于地表水三類標(biāo)準(zhǔn)。8.深圳市區(qū)內(nèi)洪湖公園強越:誡在這塊占地2 3 0 0卅的人工濕地上，栽有蘆葦、美人蕉等5、6種熱帶和 亞熱帶植物，下面鋪有沙子、細(xì)石等填料。這塊人工濕地可日處理污水1 0 0 0噸，與同等規(guī)模污水廠相比，人工濕地的建設(shè)費、運行費只是后者的二分之一和五分之一。萬元（其中土地征用費58.5萬元），日處理能力 5720噸萬元（其中土地征用費58.5萬元），日處理能力 5720噸9.云南紅旗河口濕地弱議紅旗河口生物Ft J'rJf'rq F-'jU第眛制將曲煮翠曲型:皿缶J； si x n g i ：p»li 卡涎門frCf亠亠喝觀

12、飛祖總煤知；i污試驗示范工程主要包括水生植物種植示范區(qū)和漂浮植物凈化區(qū)兩塊，總面積35公頃，總投資 121.48萬元。于2002年初開始建設(shè)，現(xiàn)在已經(jīng)形成了兩塊分別以香蒲、茭草等挺水植物和鳳眼蓮、菱角為主的湖濱濕地,其植被覆蓋率達(dá)到90%以上濕地中的水生植物在經(jīng)過人工打撈、處理后，在去除了湖泊營養(yǎng)負(fù)荷的同時, 也杜絕了 “二次污染”的發(fā)生10.云南窯泥溝濕地窯泥溝濕地位于窯泥溝（農(nóng)灌中溝）入湖口，占地22.5畝，工程總投資167.98萬元（其中土地征用費58.5萬元），日處理能力 5720噸厘米，用以滯蓄、銷納屋頂和路面降雨。12.日本坂川古崎凈化場古崎凈化場是利用卵石接觸：V.'虱化

13、法對水體進(jìn)行凈化。凈化場主體結(jié)構(gòu)是高4.5m長28m的地下矩形廊河水泵入柵形進(jìn)水口，經(jīng)導(dǎo)水結(jié)構(gòu)后水流均勻平順流入廊道。另外有若干進(jìn)氣管 將空氣通入廊道內(nèi)，內(nèi)部放置直徑1540cm不等的卵石。用水泵將-蓬。凈化作用主要由以下三方面組成：接觸沉淀作用：污水經(jīng) 過卵石與卵石間的間隙，水中的漂浮物觸到卵石即沉淀；吸附作用：由于污染 物自身的電子性質(zhì)，或由于卵石表面生物膜的微生物群產(chǎn)生的黏性而產(chǎn)生吸附作在投資與運行上，污水處理廠的污水處理費用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人工濕地如：祿充 污水處理廠建于 2001年8月投入使用，日處理污水1000噸，處理的是污染程度較低的污水，處理一噸污水的費用是0.55元，而窯泥溝濕地處理

14、一噸污水的費用只有0.05元，是祿充污水處理廠的十分之一。而且人工構(gòu)造濕地的建設(shè)費用 也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于污水處理廠。11.北京奧林匹克公園奧體公園水系面積約120公頃，每年需補水 2000萬立方米，日需水 7.5萬立方米。為進(jìn)一步改善中水水質(zhì)，合理構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)，公園還將在湖畔規(guī)劃修建人工濕地、滲濾溝、綠化過濾帶、氧化塘等，讓中水和雨水經(jīng)過濕地處理后進(jìn)入奧 嫁號罐：運湖。圧戀旳馬踴為島1幾|另外，公園內(nèi)所有非市內(nèi)交通用途的道路將全部鋪設(shè)透水路面，讓地面具有很好的雨水回滲功能，增加水資源可利用量。并考慮將綠地較周圍路面低5至10用；氧化分解作用：卵石表面形成一種生物膜，生物膜的微生物把污染物作為 食物吞

15、噬，然后分解成水和二氧化碳。通過凈化場后，水質(zhì)明顯提高，效果十分 顯著。13.日本渡良瀨蓄水池的人工濕地渡良瀨蓄水池位于日本櫪木縣，是一座人工挖掘的平原水庫，總庫容2640萬m3水面面積 4.5km2水深6.5m左右。渡良瀨人工濕地在蓄水池出水口建高3.5m寬40m的充氣式橡膠壩，用以控制出水口。水流經(jīng)引水渠到達(dá)設(shè)于地下的泵站。其所以設(shè)于地下，是為滿足景觀 的要求。泵站安裝單機流量為1.25m3/s的兩臺水泵。水體加壓后流入箱形涵洞再流入蘆葦蕩。蘆葦蕩占地20hm2最大凈化水體能力為2.5m3/s。水流在蘆葦蕩中蜿蜒流動，以增加凈化效果，遂從出口匯入集水池，再回到蓄水池，完成一 次凈化循環(huán)。人

16、工濕地內(nèi)主要種植蘆葦，高23m此外，還種植同屬稻科的荻，高為1.02.5m=在蓄水池中部建一批人工生態(tài)浮島，種植蘆葦?shù)戎参?，其根系附著微生物?可提供充足氧氣，并通過遷移、轉(zhuǎn)化水中的氮、磷等物質(zhì)，降解水中有機質(zhì)。浮島還設(shè)置為魚類產(chǎn)卵用的產(chǎn)卵床，也為小魚設(shè)有棲身地，水中的浮游植物成了魚 餌?？俋14.韓國良才川水質(zhì)生態(tài)一生物修復(fù)設(shè)施采用卵石接觸氧化法。 凈化設(shè)施日處理能力為i入帶攔污柵的進(jìn)水口，水流經(jīng)過進(jìn)水自動閥，經(jīng)污物濾網(wǎng)進(jìn)入污水管，污水管連接有4座污水孔墻，污水孔墻兩側(cè)20m打殲轉(zhuǎn)3.6m高14.8"，共有8座。污水從孔墻的 刀石，污水通過氧化槽得到凈化后分別流入攔河橡膠壩（長 18m高im將河水?dāng)r截32000t。凈化的工作流程如下:各有一座接觸氧化槽（長孔中流入接觸氧化槽，氧化槽4座清水孔墻，再匯集到清水出水管中，由清水出口排入橡膠壩下游 人工濕地可能存在的問題及解決辦法1.蚊蠅孽生0.09米/秒，則蚊子的幼蟲多生活在溶解氧較低的水中，如果水體流速大于 蚊蟲幼蟲基本不能存活。2.水生植物病蟲害傳播由于人工濕地創(chuàng)造了高濕的環(huán)境條件，易引發(fā)病蟲害的傳播。應(yīng)該在日常養(yǎng) 護(hù)管理中注意觀察，及時將病株挖出隔離3凈化能力不足人工濕地所接納的污水應(yīng)在