收稿日期:2008-03-10 基金项目:江西省自然科学基金项目(2007GZC084),江西省教育厅自然科学研究项目(赣教技字[2007]193号)作者简介:李忠卫(1985-),男,江西吉安人,在读硕士. 文章编号:1005-0523(2008)03-0040-05 垂直流人工湿地工艺设计概述 李忠卫,王全金,李 丽 (华东交通大学土木建筑学院,江西南昌330013) 摘要:简单介绍了人工湿地的定义、类型及其运行的影响因素.阐述了垂直流人工湿地系统的主要设计内容,包括湿地床体设计、植物群落的构建、基质的选择和铺设、自动增氧系统的建设等方面,并给出了相关的设计参数.关 键 词:人工湿地;垂直流;工艺设计中图分类号:X703.1 文献标识码:A 人工湿地是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面,它是利用自然生态系统中的物 理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化.湿地系统主要由各种具有透水性的基质、水生植物、水体、湿地中低等动物和好氧或厌氧微生物种群五部分组成[1].人工湿地系统运行情况是否良好取决于进水水质、湿地的设计以及出水水质要求等因素[2].Miklas Scholz 通过相关性分析得出湿地的去除率与电导率、温度、溶解氧和总悬浮物有密切关系[3].人工湿地根据水流方式的差异可分为三种:①自由表面流人工湿地(SFW ),②水平潜流人工湿地(SSFW ),③垂直流人工湿地(VFW ).为了使出水水质达到指定的排放标准,必须对湿地进行合理的设计,针对不同类型的湿地其设计方法和构建过程在某些方面会有所不同.垂直流人工湿地在净化污水方面有较好的效果,尤其是脱氮除磷方面.但人工湿地系统较传统污水处理工艺占地较大,与其他类型人工湿地相比,其基建费用相对较高.设计参考公式方面各地均有差异,相关参数不全或者较少.因此,垂直流人工湿地的设计在整个系统的建设过程中占据重要作用.本文较为全面地介绍了垂直流人工湿地系统设计方法和相应的强化措施. 1 垂直流人工湿地的设计 垂直流人工湿地系统的设计中包括选址、系统工艺、核心设施、水力负荷、植物、基质、床体结构的 设计等,其中较为重要的为人工湿地床体设计与参数的选定、湿地基质的构建、植物群落的构建三个方面. 1.1 湿地床体设计 垂直流人工湿地中水的流态满足一级推流动力学,可采用一级动力学方程计算湿地所需表面积[4]. A s =[Q (ln C 0-ln C e )]/(K T Dn ) (1) 式中:C e —出流BOD 5(mg /L ); C 0—入流B O D 5(mg /L ); K T —与温度有关的一级反应速率常数(d -1);Q —系统平均流量(m 3/d );D —床层深度(m );n —床层孔隙率;A S —系统表面积(m 2) K T 与温度的关系为K T =K 20(1.1)T -20.据有关 文献报道和实际试验,某一特定潜流湿地系统的K 20与床体填料的孔隙率n 有关,关系式为K 20=K 0 (37.3n 4.172 ),对典型城市污水取K 0=1.893d -1,高 第25卷第3期2008年6月 华 东 交 通 大 学 学 报 Journal of East China Jiaotong University Vol .25 No .3Jun .,2008
复合垂直流人工湿地对氮的净化效果 贺 锋, 吴振斌, 成水平, 付贵萍 (中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室,湖北 武汉430072) 摘 要: 采用复合垂直流人工湿地处理武汉东湖污染水的中试结果表明,出水中NH +4-N 、NO -2-N 和凯氏氮(K N )浓度均显著降低,而NO -3-N 含量有所上升;系统最佳运行水力负荷为800mm/d ,超过此负荷后系统净化效果随负荷增加而下降;在东湖现有的污染负荷下,处理系统仍呈现 ;就基质中K N 的分布而言,水平方向为下行流池含量高于上行流池,垂直方向为上层>中层>下层,而在植物体内的分布则为叶片中含量最高。 关键词: 污染湖水; 复合垂直流人工湿地; 氮的积累与分布 中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4602(2004)10-0018-04 基金项目:“十五”国家科技攻关课题(2002AA601021); 中国科学院知识创新工程重要方向项目(K SCX 2-SW -102);武 汉市晨光计划资助项目(20025001035) E ffect of I ntegrated V ertical 2flow Constructed Wetland on Nitrogen R emoval HE Feng , WU Zhen 2bin , CHE NG Shui 2ping , FU G ui 2ping (State K ey Lab.o f Freshwater Ecology and Biotechnology ,Institute o f Hydrobiology ,China Academy o f Sciences ,Wuhan 430072,China ) Abstract : A pilot test was conducted with integrated vertical 2flow constructed wetland to treat polluted water from East Lake in Wuhan.Result shows that the concentrations of NH +4-N ,NO -2-N ,K jeldahi nitrogen (K N )in the effluent is reduced remarkably while NO -3-N is increased slightly.The system optimal hydraulic load is 800mm/d.When this optimal value is overloaded ,the purification effectiveness decreases with the in 2crease of hydraulic load.Under the present pollution load in East Lake ,the system still has the potential of bearing pollution.From the K N plane distributing in substrates ,the nitrogen content of down 2flow chamber is higher than that of up 2flow chamber.From the K N vertical distribution ,the nitrogen content of top layer is high 2er than that of medium layer ,bottom layer has the minimum content.The highest concentration is in leafage based on the K N distributing in the plants. K ey w ords : polluted lake water ; integrated vertical 2flow constructed wetland ; nitrogen accumula 2 tion and distribution 1 材料与方法111 系统的构建 复合垂直流人工湿地中试系统建于武汉东湖湖畔,面积为162m 2,由下行流和上行流两池串联而 中国给水排水 2004V ol.20 CHI NA W ATER &W ASTEW ATER N o.10
.2 人工湿地污水处理技术设计原理 5.2.1 人工湿地设计内容[46] （1）确定详细的废水流速，污染物负荷及期望的处理效果。 （2）优化区域结构，进出水区域结构要利于水控制、水循环和分配等。 （3）处理单元的接连水渠构造根据情况选择串联或者并联。 （4）改变处理单元内部及不同处理单元之间的深度，以利于更好的分配水流、形成多样性环境及有利于污染物的去除。 （5）制定湿地植物的选择方案、种植密度、种植方式等。 （6）制定良好的运行维护计划，以便后续的维护管理。 5.2.2 人工湿地设计参数 人工湿地的设计因素会影响到其运行效果，主要的设计参数包括湿地尺寸参数、水力参数和构造参数三类。其中，湿地尺寸参数主要包括湿地长宽比、面积、深度等；水力参数主要包括水力停留时间、表面负荷率、水力坡度、水动力弥散系数等；构造参数主要包括填料种类、渗透性、植物选种等。 5.2.2.1 水力停留时间（Hydraulic Retention Time ,HRT） 人工湿地水力停留时间是指污水在湿地内部平均驻留时间，是人工湿地处理系统最重要的参数之一，它影响系统的除氮除磷效果，水利停留时间越长，对氮磷的去除效果越好。 理论上的HRT可按照下列公式计算：t = V ×ε / Q ，其中，V是人工湿地基质在自然状态下的体积，m3；ε是孔隙率，%；Q是人工湿地设计水量，m3/d。但是在实际运行中，随着孔隙率的变化，水力停留时间通常为理论值的40%~80%。 通常情况下，表面流人工湿地2天左右即可在沉降区去除大约80%的总悬浮物。英国环境署对表面流人工湿地的好氧反应区研究表明，水力停留达到2d以上后，各类藻类开始生长，引起pH变化，促进植物生长，促进氨氮的挥发，磷的沉降，不过为了防止水华，HRT限制在3~4天左右。Kadlec则认为，在人工湿地的植物净化区域，1~2天即可去除90%的NO2-N，也就是说2~3天的时间可保证反硝化的进行[47]。Dierverg则在潜流系统中证实了潜流人工湿地的厌氧区域适合系统的反硝化作用，在HRT为2~4天时候，发生强烈的反硝化脱氮[48]。我国环保部的人工湿地处理工程技术规范也指出表面流人工湿地的停留时间4~8天为宜，潜流人工湿地1~3天为佳。
潜流式人工湿地设计计算书 设计规模300t/d；水质类型，农村生活污水。 1、集水调节池基本参数 有效容积：m3 式中：Q max —设计进水流量，m3 HRT—水力停留时间，h 调节池高度取3m，其中超高0.5m，有效池深2.5m 有效面积:m2 式中：he—调节池有效高度 集水调节池主要作用是均匀水质，稳定水量，起到一定的缓冲调节作用。 集水调节池设计规模为300m3/d，即12.5m3/h，水力停留时间HRT按6小时计算，调节池有效容积为75m3。考虑现场实际情况， 调节池设计尺寸为：L×B×H=8×4×3m； 实际有效容积L×B×H=8m×4m×2.5m=80m3。 2、污水提升泵泵参数 流量：Q=10m3/h； 数量：3台，两用一备； 扬程：15m； 功率：0.75KW； 效率：40%。 3、人工湿地基本参数 人工湿地面积：A=； 式中， A---人工湿地面积，m2； Q---人工湿地设计水量，m3/d； C 0---人工湿地进水BOD 5 浓度，mg/L； C 1---人工湿地出水BOD 5 浓度，mg/L； q os ---表面有机负荷，kg/(m2·d)；
经计算，理论人工湿地面积 m2。 本项目受场地限制，人工湿地面积为750 m2。 表面水力负荷m3/(m2·d)。 人工深度一般小于2m，本项目设计取值1.5m，其中基质层厚度1.2m，超高 0.3m。 水力停留时间d。 式中： t—水力停留时间，d； —空隙率，%； V—人工湿地基质在自然状态下的体积，m3； Q—人工湿地设计水量，m3/d。 水力坡度,宜为0.5%-1%，本项目设计取值0.8%。 i—水力坡度，%； △H—污水在人工湿地内渗流路程长度的水位下降值，m； L—污水在人工湿地内渗流路程的水平距离，m。 4、平面设计 潜流湿地面积为750 m2，长宽比一般控制在1至3之间。 考虑湿地与周围景观相融合，将湿地分为三块，每一部分尺寸为L=25m，B=10m； 进出水系统的布置： 湿地床的进出水系统应保证配水的均匀性，一般采用多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比湿地床高出0.3m。湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求，出水区的末端砾石填料层的底部设置穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。穿孔管可设置于床面以下，长度宜略小于人工湿地宽度。穿孔管相邻孔距一般按人工湿地宽度的10%计，不宜大于1m，孔径宜为2cm-3cm。本项目设计穿孔管采用DN65PE管，长度8m，孔距60cm，孔径3cm。
潜流式人工湿地设计计算书设计规模300t/d；水质类型，农村生活污水。 1、集水调节池基本参数 有效容积：V V=V VVV×VVV=12.5×6=75m3 式中：Q max —设计进水流量，m3 HRT—水力停留时间，h 调节池高度取3m，其中超高0.5m，有效池深2.5m 有效面积:Ae=VV V V =75 2.5 =30m2 式中：he—调节池有效高度 集水调节池主要作用是均匀水质，稳定水量，起到一定的缓冲调节作用。 集水调节池设计规模为300m3/d，即12.5m3/h，水力停留时间HRT按6小时计算，调节池有效容积为75m3。考虑现场实际情况， 调节池设计尺寸为：L×B×H=8×4×3m； 实际有效容积L×B×H=8m×4m×2.5m=80m3。 2、污水提升泵泵参数 流量：Q=10m3/h； 数量：3台，两用一备； 扬程：15m； 功率：0.75KW； 效率：40%。 3、人工湿地基本参数 人工湿地面积：A=V×(V0?V1)×10?3 V VV ；
式中， A---人工湿地面积，m 2； Q---人工湿地设计水量，m 3 /d ； C 0---人工湿地进水BOD 5浓度，mg/L ； C 1---人工湿地出水BOD 5浓度，mg/L ； q os ---表面有机负荷，kg/(m 2·d)； 经计算，理论人工湿地面积A = 300×(50?10)×10?3 100×10 ?4 =1200 m 2。 本项目受场地限制，人工湿地面积为750 m 2。 表面水力负荷V VV =V V =300 750=0.4m 3/(m 2·d)。 人工深度一般小于2m ，本项目设计取值1.5m ，其中基质层厚度1.2m ，超高0.3m 。 水力停留时间t =V ×V V = 750×1.2×0.4 300 =1.2d 。 式中： t —水力停留时间，d ； V —空隙率，%； V —人工湿地基质在自然状态下的体积，m 3； Q —人工湿地设计水量，m 3/d 。 水力坡度i = ?V V ×100%,宜为0.5%-1%，本项目设计取值0.8%。 i —水力坡度，%； △H —污水在人工湿地内渗流路程长度的水位下降值，m ； L —污水在人工湿地内渗流路程的水平距离，m 。 4、平面设计
高效垂直流人工湿地村镇污水处理典型实例简介 时间：2008-06-12 来源：深圳市环境科学研究所作者：莫凤鸾，彭立新，雷志洪 资料来源：深圳市环境科学研究所 摘要：通过介绍几个典型人工湿地城镇污水处理工程，论述人工湿地在城镇污水处理中的实用价值与前景。 Abstract： 关键字：城镇污水处理；高效垂直流人工湿地工艺 1前言 随着改革的深入，农村城镇化的推进，人口也不断增加，因人类生活所产生的污水日益增加并集中，在这些中小城镇需建设相应的污水处理厂，但受经济发展的制约，污水运行费用投入受到很大限制，很难正常运行。结合这些城市征地相对容易，而运行费用难筹集的具体特点，采用具有工艺技术先进、工艺成熟可靠、运行管理简单方便、投资省、运行费用低的生态节能的人工湿地污水处理系统，具有很大的实用价值和应用前景。 人工湿地是污水处理新型实用技术，具有投资较低、出水水质好、操作简单、运行费低和美化生态环境等优点，特别适用于土地资源丰富的中小城镇和广大农村。深圳环科所采用以人工湿地为核心的处理工艺建立了多例人工湿地城镇污水处理工程，系统运行效果稳定。2工程实例 2.1 铙平县城镇水资源保护人工湿地工程 2.1.1工程概况 黄冈河是广东省饶平县主要的淡水资源，全县主要的工农业生产用水和饮用水约80％来自黄冈河，县城水厂的取水点位于黄冈河的下游。随着人口的增长、农业生产方式的改变和工业的发展，黄冈河水质逐年恶化。对此省环境保护局、地方政府等相当重视，保护黄冈河饮用水源已刻不容缓。三饶镇位于黄冈河上游地区，目前镇内尚未修建任何污水处理设施，镇内生活污水及工业废水未经处理直接进入了黄冈河，黄冈河水质受到一定程度的污染。为了改善黄冈河水质，保护人民身体健康，三饶镇人民政府委托我所采用高效垂直流人工湿地就新丰镇及三饶镇生活污水进行处理。 三饶镇污水处理设计规模为5000m3/d，工程已于2006年8月竣工验收，系统运行稳定。 工程投资200万元，运行费用0.5元/吨。。 本工程针对近期削减黄冈河污染负荷，改善黄冈水库水质，同时考虑饶平县经济欠发达，因此近期工程设计中以考虑最有效地削减污染负荷为日的，系统出水水质执行DB44/26-2001中的二级标准。 表2-1 饶平县三饶镇人工湿地系统处理效果
人工湿地设计规范 1总则 1.0.1为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国水污染环境防治法》，规范人工湿地污水处理技术，保护和改善环境，提高人民健康水平，建设环境友好型社会，特制定本规程。 1.0.2本规程适用于江苏省内人工湿地污水处理系统的设计、施工、验收和运行管理。 1.0.3人工湿地污水处理对象为生活污水、生活废水，或具有类似性质的污废水。包括城市生活污水、农村生活污水、学校生活污水、住宅小区生活污水、宾馆污水、机关事业单位污水、疗养院污水、景区污水、污水处理厂尾水等。 1.0.4本规程适用的处理规模:生活污水处理规模≤2000m3/日处理水量，城市污水处理厂尾水处理时规模≤10000m3/日处理水量。 1.0.5人工湿地污水处理系统的设计、施工、验收和运行管理除应符合本规程外，还应符合国家、省现行有关标准的规定。 2术语 2.1.1人工湿地constructedwetlands 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。 人工湿地分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直 潜流人工湿地。 2.1.2表面流人工湿地freewatersurfaceconstructedwetlands 指水在人工湿地介质层表面流动，依靠表层介质、植物根 茎的拦截及其上的生物膜降解作用，使水净化的人工湿地。 2.1.3水平潜流人工湿地 subsurfacehorizontalflowconstructedwetlands 指水从人工湿地池体一端进入，水平流经人工湿地介质， 通过介质的拦截、植物根部及生物膜的降解作用，使水净化的人工湿地。 2.1.4垂直流人工湿地verticalflowconstructedwetlands 指水从人工湿地表面垂直流过人工湿地介质床而从底部排出，或从人工湿地底部进入垂直流向介质表层并排出，使水得以净化的人工湿地。垂直流人工湿地分单向垂直流人工湿地和复合垂直流人工湿地两种。 2.1.5孔隙率porosity 指人工湿地充填介质中，存在于介质间的孔隙体积占全部 体积的百分比。 2.1.6水力停留时间hydraulicretentiontime 指水在人工湿地内的平均停留时间。 2.1.7表面污染物负荷organicsurfaceloading
中国环境科学 2009,29(8)：828~832 China Environmental Science 垂直流人工湿地配水均匀性的研究 谢小龙1,2,贺 锋1,徐 栋1,吴振斌1*(1.中国科学院水生生物研究所,淡水生态与生物技术国家重点实验室,湖北武汉 430072；2.中国科学院研究生院,北京 100049) 摘要：从能量分配和压力水头分布出发,阐述了垂直流人工湿地穿孔管配水系统能量分布及压力水头分布状况.在此基础上,提出了影响垂直流人工湿地配水均匀性的2个关键影响因子—最不利2点流量关系及穿孔管布水系统内部配水间隔时间,得出了垂直流人工湿地配水系统中最不利2点的孔口出流流量关系式及垂直流人工湿地穿孔管布水系统内部配水间隔时间,为采用穿孔管配水的垂直流人工湿地提供了理论研究资料. 关键词：垂直流人工湿地；配水均匀性；配水时间；能量分配；穿孔管 中图分类号：X171.4文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2009)08-0828-05 Uniformity of water distribution system in vertical constructed wetland. XIE Xiao-long1,2, HE Feng1, XU Dong1, WU Zhen-bin1* (1.State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China；2.Graduate Unviversity of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China). China Environmental Science, 2009,29(8)：828~832 Abstract：Energy distribution and pressure head distribution of porous pipe in the vertical-flow constructed wetland were analyzed. And then two key influencing factors most two disadvantageous points and the distributing water time that affect the uniformity in the vertical-flow constructed wetland were put forward. From pressure head analysis, discharge relationship in the distribution system of porous pipe about most two disadvantageous points (a, c) was got. Finally, the distributing water time has been set up. Key words：vertical flow constructed wetland；uniformity；distributing water time；energy distribution；porous pipe 人工湿地污水处理系统具有建造、运行费用低廉、处理效果稳定、适用面广等优点,得到国内外众多专家和学者的认可[1-7].人工湿地分为表面流和潜流人工湿地,而潜流湿地又可分为水平流和垂直流湿地.其中,垂直流湿地由于其占地面积较小,对有机物和氮有更高的净化效果,成为湿地应用中的首选[7].除了基质、植物和微生物是其基本组成外,配水系统也是其重要组成部分.为了实现高质量、低能耗、稳定可靠的工程运行,可编程逻辑控制器(PLC)已被大量应用到各种各样的污水处理工程中, PLC的应用显著降低了该类工程的运行和维护成本,但也给污水处理系统提出了新的问题,即怎样合理而高效地安排PLC 的运行工况[8]. 良好的配水系统能合理地分配PLC的运行参数、最大化地利用人工湿地净化功能及能实现来水快速均匀地分布到整个人工湿地表面,保证湿地高效运行.因此,垂直流人工湿地配水系统的均匀性问题是关系到该类型湿地能否成功发挥其应有功效和安全推广应用的重要问题.目前国内外对此方面的研究鲜见报道.本研究主要从水力学角度来探讨垂直流人工湿地中配水均匀性问题. 1 湿地配水系统管道能量分配和作用水头分布 在已报道的垂直流人工湿地中,其配水系统一般采用“丰”型或半“丰”型布水形式[6],如图1所示.图1中“丰”型的各个分支管路穿孔大小 收稿日期：2008-12-29 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50808172);国家“十一五”水专项(2008ZX07106-2-4);湖北省科技攻关重大项目(2006AA305A03) * 责任作者, 研究员, wuzb@https://www.doczj.com/doc/bf12900629.html,
高效垂直流人工湿地系统水质净化技术 摘要：垂直流人工湿地技术作为绿色环保的污水处理新技术，已成为环境科学研究的重要领域之一。本文系统地介绍了垂直流人工湿地处理系统中植物、基质和微生物等组成部分对污水的去除作用，讨论了能对净化功能造成影响的主要因素如基质选择和堵塞问题，并提出垂直流人工湿地在我国污水处理领域的应用局限及发展趋势。 关键词：垂直流人工湿地；污水；净化功能；影响因素 人工湿地是一种低投资、低能耗、低处理成本和具有氮磷去除功能的废水生态处理技术，已逐渐被世界各国所接受。在欧洲和北美，数以千计的天然湿地和人工湿地被广泛应用于处理多种废水，其中包括城市污水、工业废水、农业径流、城市暴雨、填埋场沥滤液和矿山酸性排水[1-3]。它的原理主要是利用湿地中基质、水生植物和微生物之间的相互作用，通过一系列的物理的、化学的以及生物的途径净化污水。人工湿地根据水面的位置可分为两种类型: 表流人工湿地和潜流人工湿地。相比表流人工湿地，潜流湿地保温效果好，处理效果受气候、季节的影响较小，并且运行过程中若管理得当还可以有效防止蚊蝇滋生和产生臭味，目前国内外多采用潜流人工湿地处理污水[4]。潜流人工湿地根据主导水流可分为水平流和垂直流，垂直流人工湿地占地面积更小、供氧条件好、水力操作简单，系统运行初期便有良好的净化效果[5]。复合垂直流人工湿地通常用于市政水的处理，尤其适用于对氨氮排放量有严格要求的领域，在实现水体和生态修复方面有较广泛的应用范围。 1.垂直流人工湿地的特点 垂直流人工湿地系统净化功能强。不仅能有效去除污水中悬浮物、有机污染物、氮、磷，而且对重金属、细菌、藻毒素、外源生物活性物质和环境激素类物质等也有比较理想的去除效果；适用范围广。不仅可对污水进行集中处理，而且可因地制宜进行分散处理；不仅可用于生活污水、城市综合污水处理，还可用于湖泊水体修复以及部分行业废水的处理，如农业、养殖、矿山等。常年运行比较稳定，即使在冬季也有较好的净化效果。建设、运转费用低，尤其是运转费低。与景观建设相结合，具有净化美化环境的效果。贴近自然，没有环境扰动。 目前，复合垂直流人工湿地系统已在我国许多退化和受损湖泊中成功推广应用，对生活污水、城镇综合污水和医疗废水也有较好的处理效果[6, 7]。 2.垂直流人工湿地的净化功能 垂直流人工湿地对污染物的处理综合了物理、化学、生物和植物的作用。填料表面和植物根系中生长了大量的微生物形成的生物膜，废水流经时，固体颗粒被填料及根系阻挡截留，有机质通过生物膜的吸附及同化、异化作用而得以去除。床层中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，保证了废水中的氮、磷不仅能被植物及微生物作为营养成分直接吸收，还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用从废水中去除，最后通过湿地基质的定期更换或收割使污染物最终从系统中去除[8]。
人工湿地设计规范 1总则 33≤2000m/日处理水量。日处理水量，城市污水处理厂尾水处理时规模≤10000m /2术语 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。 人工湿地分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。 指水在人工湿地介质层表面流动，依靠表层介质、植物根茎的拦截及其上的生物膜降解作用，使水净化的人工湿地。subsurfacehorizontalflowconstructedwetlands 指水从人工湿地池体一端进入，水平流经人工湿地介质，通过介质的拦截、植物根部及生物膜的降解作用，使水净化的人工湿地。 指水从人工湿地表面垂直流过人工湿地介质床而从底部排出，或从人工湿地底部进入垂直流向介质表层并排出，使水得以净化的人工湿地。垂直流人工湿地分单向垂直流人工湿地和复合垂直流人工湿地两种。 指人工湿地充填介质中，存在于介质间的孔隙体积占全部体积的百分比。 指水在人工湿地内的平均停留时间。 指一定人工湿地表面积中，单位时间内去除的污染物数量。 指一定人工湿地表面中，单位时间内通过的水体积。 指水在人工湿地内，沿水流方向单位渗流路程长度上的水位下降值。 3人工湿地处理工艺设计 3.1处理设施选址与总体布置 ; 宜靠近自然水体、市政排污管道的排放点或便于处理后回用的地点1． 2在城市、居住区处理站内宜在夏季主导风向的下风侧，应与建筑保持一定距离，并用绿化带与建筑物隔开; 3居住区内处理站宜设置在绿地、停车坪及室外空地;农村地区宜设置在地势相对较低的荒地处; 4处理设施与生活供水泵站及其清水池水平距离应不得小于10m; 5处理设施地点应便于施工、维护和管理等。 1主要车行道的宽度:单车道为3.5~4.0m，双车道为6.0~7.0m，并应有回车道; 2车行道的转弯半径宜为6.0~10.0m; 3人行道的宽度宜为1.5~2.0m。 1.预处理pretreatment 指为满足工程总体要求、人工湿地进水水质要求及减轻湿地污染负荷，在人工湿地前设置的处理工艺，如格栅、沉砂、初沉、均质、水解酸化、稳定塘、厌氧、好氧等。 2.后处理aftertreatment 指为满足出水达标排放或回用要求，在人工湿地后设置的处理工艺，如:活性炭
垂直流人工湿地 1 引言 垂直流人工湿地因具有较高的水力负荷、污染物去除效率高、占地小等优点，越来越得到大 面积的应用.近年来，垂直流湿地多用于不同污染负荷生活污水的处理，其净化效果主要受湿地 类型构造本身、填料、植物类型、进水C/N比与启动季节等因素的影响，而关于进水C/N比对不 同植物类型处理生活污水效果的影响研究相对较少.污水C/N比是反映湿地系统内部碳氮循环的 主要指标，综合了湿地生态系统功能的变异性，容易测量，是确定废水碳氮平衡特征的一个重要 参数.湿地系统的进水C/N比特征直接影响着微生物的群落结构，从而影响污水处理效果.另外， 不同湿地植物、不同环境条件下及不同生长时期对N、P的需求量也不同.植物对N、P吸收量及 比例的变化，也会间接影响其在不同季节对污水去除效率的贡献. 本研究针对垂直流型人工湿地系统，研究水葱(Scirpus tabernaemontani)，香蒲(Typha orientalis，)菖蒲(Acorus calamus)和千屈菜(Lythrum salicaria)4种植物湿地在不同进水 C/N比条件下的污水净化能力，探讨其可能的影响机制. 2 材料和方法 2.1 人工湿地的构建 人工湿地污水处理系统于2014年1月建于复旦大学生态学实验基地温室大棚内，为垂直潜 流型人工湿地(图 1)，各湿地尺寸均为1.0 m×0.6 m×0.9 m(长×宽×高)，在长边15 cm处分 别用隔板隔开，靠近进水端15 cm的隔板底部以尺寸为0.80 m×0.15 m的矩形开口相通.布水区 填料上层为粒径约12 mm的炉渣，厚度为45 cm，炉渣在使用前经过5次冲洗，以避免其会产生 高碱度的环境，从而危害植物和根系间微生物的生长;下层为粒径约15 mm的砾石，厚度为20 cm，进出水隔板之间10 cm的高度差使得水流可以从布水区自行流入出水端.进水区采用穿孔(15 mm 的孔，间距为100 mm)PVC管均匀布水，试验于2014年1—3月先进行湿地驯化，2014年4月到2015年1月为污水处理正式运行阶段，采用连续进水方式，水力负荷为0.67 m3 · m-2 · d-1，HRT为1.5 d，填料层的孔隙率约为43%.3种不同的C/N比进水条件，每种植物湿地均为4个平 行处理，共计48个湿地单元.
宿迁洋河新区水环境整治工程PPP项目 ——潜流湿地工程 施 工 方 案 编制人： 审核人： 编制单位： 编制日期：年月日
一、工程概况 1．工程简介 宿迁洋河新区水环境整治工程PPP项目潜流湿地工程，本项目垂直流人工湿地工程位于污水处理厂东侧绿地。 本工程建设内容，湿地总占地面积为1.01公顷，总有效面积9402m 2，划分为12标准单元，每个单元净面积为783.5 m3，总处理水量为3000m3/d，每天运行24小时，平均设计流量125 m3/h。湿地内部种植水生植物，湿地的水生植物由再生水厂供水，通过地埋PVC布水管进行连接供水，然后再由碎石、陶粒回填料进行过滤,最后由PVC放空管收集通过表流湿地进入泵站。 经原地面实际复测，测得原地面平均高程16.5m左右，湿地填料底标高为15.3m，整体需开挖土方1.2m左右。 2．参建单位 工程名称：宿迁洋河新区水环境整治工程PPP项目 建设单位：宿迁市东方水环境建设发展有限公司 监理单位：江苏兴盛工程监理有限公司 设计单位：北京市东方利禾景观设计有限公司 施工单位：北京东方园林环境股份有限公司
二、编制依据 1．招标技术资料 宿迁洋河新区水环境整治工程部分施工图纸； 宿迁洋河新区水环境整治工程部分招标文件； 宿迁洋河新区水环境整治工程部分岩土工程勘察报告。 2．现场实地调查 我单位针对本标段施工现场的具体情况进行了实地踏勘，另结合我单位自身的资源情况和实际施工能力、承担类似工程的施工经历、经验等编制了细致的材料。 3．采用技术规范及标准和相关法律、法规 《关于在基本建设工程中加强地下文物保护管理的通知》； 《宿迁市地方环境保护法规》； 《消防条例》； 《关于在基本建设工程中加强地下通讯电缆保护管理条例》； 《建设工程施工现场管理规定》； 《工程测量规范》GB50026-2007； 《水利水电工程施工测量规范》SL52-93； 《水利水电工程施工质量验收规程》（SL223-2008）； 《土工合成材料应用技术规范》GB50290-98； 《土工合成材料测试规程》SL/T235-1999； 《土工试验规程》SL237-1999； 《碾压式土石坝施工技术规范》DL/T5129-2001；
7人工湿地的设计与计算 7.1设计说明 人工湿地处理技术是近几年发展起来的一种污水生态处理技术，它能有效地处理多种多样的废水，如生活污水、工业废水等，且能高效地去除有机污染物，氮、磷等营养物，重金属，盐类和病原菌微生物等多种污染物。除此之外，人工湿地具有出水水质好，氮、磷处理效率高，运行维护方便，投资及运行费用低等特点，近年来获得迅速的发展。 7.2设计参数 基质填料平均空隙率：ε=0.7。 7.3人工湿地设计计算 7.3.1基质层 基质层是人工湿地处理污水的核心部分，在设计中，需从基质的种类、粒径和厚度三方面考虑。 不同基质的人工湿地净化效果不同，以P为特征的污水，最好选择飞灰和页岩为基质，而以有机污染物和悬浮物为特征的污水，常选用土壤、细沙、砾石的一种或多种作基质。 基质的粒径的大小是影响湿地系统水里传导性的主要因素，直接关系到污染物在实地中的停留时间和系统的孔隙度。目前的人工湿地，基质粒径围在0-30 mm之间，通常选用的粒径围是4-16 mm。进水配水区和出水集水区填料粒径一般在60-100 mm，分布于整个床宽。在欧洲有实践表明：粒径为8-16 mm的基质，水里传导性好，是以植物生长，处理效果好。 基质的厚度是决定人工湿地国税断面面积和污水处理效果的重要参数，一般须根据系统所栽种植物的种类及根系的生长深度确定，以保证湿地床中必要的好样条件。目前运行的人工湿地，其基质厚度在0.5-1.0 m之间。 鉴于上述设计经验和当地的实际情况，基质层设计如下表4： 表4基质从下到上结构分层列表
7.3.2植物 人工湿地植物的选择一般要求适地适种，耐污能力强，根系发达，茎叶茂密，抗病虫害能力强，重视物中间的搭配，能适应当地得气候且有一定经济观赏价值。例如，在地势较高的地方种植芦竹、芦苇等经济价值较高的挺水植物；在地势略低的地方种植芦苇、香蒲等挺水植物；在塘水深较浅处栽种莲藕、菱角、芡实等浮土植物，水深较深处配置金鱼藻、苦草等沉水植物，并在塘放养鱼、泥鳅、青蛙等动物。我国常用的人工湿地植物见下表5： 综合考虑本工艺以芦苇为水生植物。 7.3.3湿地总面积（A ） （1）BOD 面积负荷（A 1） ) (0365.0* *1C C C C In k Q A e i --?= (7-1) 2 1160016.0772.410772.424180600365.0m ha In A ==?? ? ??--??= 式中： Q ——污水流量，Q=60 m 3/d ； K ——BOD 一级反应速率常数，取180；
垂直流人工湿地系统工程的污染物净化效率研究 刘家宝 1,2 ,唐晓斌1,莫凤鸾 3 (1.中国地质大学,北京 100083;2.深圳市宝安区环境保护局,广东深圳 518101;3.深圳市环境科学研究所,广东深圳 518001) 摘要:将传统污水处理技术与人工湿地工艺相结合,通过将强化型前处理系统引入到高效垂直流人工湿地水质净化系统,从而提高了人工湿地的处理效率。9个月的实际运行证明,该预处理装置的设置降低了湿地负荷,提高了人工湿地对污水的净化效率,特别是对有机污染物有较好的去除效果。改良后的湿地系统对合流制污水污染物净化具有良好效果,且运行成本低,适用于土地资源比较丰富、资金紧张的地区。关键词:垂直流人工湿地;污水净化效率;净化机理 中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1001-6929(2005)06-0068-04 Study on Wa stewater Purification E fficiency of Vertical Flow Constructed Wetland Systems LI U Jia 2bao 1,2 ,T ANG X iao 2bin 1,M O Feng 2luan 3 (1.China University of G eosciences ,Beijing 100083,China ;2.Environmental Protection Bureau of Baoan ,Shenzhen 518101,China ; 3.Shenzhen Institute of Environmental Science ,Shenzhen 518001,China ) Abstract :Artificial wetland was applied in combination with traditional wastewater treatment technology ,and an intensified pre 2treatment system was introduced to high 2efficiency vertical flow constructed wetland s o as to improve the wetland treatment.Through 9m onths of running ,it had been proved that the pretreatment setting declined the pollutant am ount into the wetland ,and increased the wastewater purification efficiency.The improved wetland system had the satis factory purification effect on con fluence sewage ,and the cost was rather low.S o the treat system is suitable to the areas which have relatively rich land but fewer funds. K ey w ords :vertical flow constructed wetland ;wastewater purification efficiency ;treatment mechanisms 收稿日期:2004-11-21 作者简介:刘家宝(1959-),男,江西南昌人,博士研究生. 人工湿地作为一种低投资、低能耗、低处理成本和具有氮磷去除功能的废水生态处理技术,已逐渐被世界各国所接受。在欧洲和北美,数以千计的天然湿地和人工湿地被广泛应用于处理多种废水,其中包括城市污水、工业废水、农业径流、城市暴雨、填埋场沥滤液 和矿山酸性排水[1-3] 。垂直下行流芦苇床被认为是废水净化的可靠天然处理系统,由于其具有优良的氧转 移特性[4] ,可用于处理氨氮含量较高的污水,如城市污水等。目前,世界各国都投入了大量精力以改良人工湿地技术,并将一些传统污水处理技术引入人工湿地。笔者采用了前处理系统(水解酸化)与深圳市环境科学研究所专有技术“高效垂直流人工湿地”联合使用,经过9个月的运行,对高效垂直流人工湿地的污染物净化效率进行研究。 1 石岩人工湿地工程 111 工程概况 石岩水库是深圳市宝安区的主要饮用水源之一。 随着工业的发展和人口数量的增加,导致大量的生产废水和生活污水排入石岩河并流入石岩水库,使石岩水库的水质日益恶化。黄家庄溪是石岩河下游最大的支流,在旱季该河河水几乎完全是污水。 石岩人工湿地污水处理规模为115×104 t Πd ,可保证该条支流旱季污水全部被截流,经湿地系统处理后再排入石岩水库。湿地占地面积214×104 m 2,湿地系统分为8组,每组湿地池的面积约为3000m 2,湿地池中种有多种湿地植物,填料为不同的砂砾级配和特殊湿地填料,湿地填料高度均为112m 。布水由PVC 穿孔管在填料表面下10cm 处均匀喷洒,填料底部设PVC 穿孔集水管,水流为垂直流,水力停留时间约为12h 。工程总投资为800×104 元,运行管理简单,运行 费用仅0118元Πt ,主要由进水提升所需电费及工人进行相对简单的操作和维护管理费用。设计进水水质:ρ(C OD Cr )≤250mg ΠL ,ρ(BOD 5)≤150mg ΠL ,ρ(TP )≤6mg ΠL ,ρ(NH 4 + -N )≤15mg ΠL 。 设计出水水质:要求达到《城镇污水处理厂污染物 排放标准》(G B18918-2002)中的一级A 类标准,即 第18卷 第6期环 境 科 学 研 究 Research of Environmental Sciences V ol.18,N o.6,2005