几种常用潜流人工湿地剖面图

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。

人工湿地设计方案1 处理工艺1.1 处理工艺流程框图1.2 本方案水处理工艺流程说明本方案预设污水氨氮含量较高，脱氮处理中反硝化作用阶段前充分的硝化作用是非常必要的，因此在人工湿地前端设置好氧生物塘，增强氮素的转化率。

为提高组合工艺整体的脱氮效率，考虑将垂直流人工湿地放在组合工艺前端，有利于提高湿地系统的输氧能力，从而提高硝化作用的脱氮效率。

好氧生物塘的出水先后进入垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地组合成的复合潜流人工湿地系统，这样利用植物吸收、微生物降解、填料过滤吸附等作用去除污水中的污染物，最后达标排放。

相对于其他处理技术，人工湿地具有投资省、效率高、维护简单等优点，对于农村生活污水、农业面源污染，是一种较好的处理技术。

1.3 方案各处理单元功能描述（1）好氧生物塘用于去除原污水中悬浮物及大颗粒杂物，可以防止垂直流人工湿地的堵塞，保护后续人工湿地的运行稳定。

利用太阳能曝气增氧，提高水中的溶解氧，促进氨氮的氧化作用，进而充分的硝化作用，使脱氮处理中反硝化作用阶段可以充分反应，提高了脱氮效率，减轻后续人工湿地的治理负荷。

（2）人工湿地人工湿地综合了物理、化学和生物的三种作用对污水进行进一步的处理。

系统成熟后，特种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。

污水流经生物膜时，残余的SS被填料和植物根系有机截留，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。

同时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呈现出好氧、厌氧和缺氧状态，保证了废水中氮、磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从废水中去除。

老化的微生物作为肥料被植物吸收。

人工湿地可按污水在湿地床中流动的方式不同而分为两种类型：表面流人工湿地（SFW）和潜流型人工湿地（SSFW）。

潜流型人工湿地又包括水平潜流人工湿地（SFS）和垂直潜流人工湿地（VCW）。

人工湿地设计方案人工湿地（CW—Constructed Wetland)污水处理技术是70年代末发展起来的一种污水处理新技术。

它具有处理效果好、氮磷去除能力强，运转维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等特点，比较适合于技术管理水平不很高，规模较小的城镇或乡村的污水处理。

人工湿地的净化机理：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。

湿地系统成熟后，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除去。

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，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收，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。

湿地处理系统的设计1.选址考察地质、地貌、水文、自然资源、人文资源、有关法律及公众意见。

应因地制宜，尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地，一方面减少土石方工程、利于排水、降低投资，另一方面防止对周围环境产生影响。

2.确定系统组合形式根据场地特征、处理要求和所处理污水的性质来确定。

单一式、并联式、串联式、综合式。

3.确定水力负荷根据文献或经验而定。

4.选择植物根据湿地植物的耐污性能、生长能力、根系的发达程度以及经济价值和美观等因素来确定。

一般有芦苇、席草、大米草、水葫芦、水花生等，最为常用的是芦苇，插植密度为1~3株/m2。

5.计算表面积 As=Q/a：As—表面积；Q—进水流量；a—水力负荷。

6.确定长宽比（1）表面流湿地：长宽比10：1或更大，根据地形来考虑，底坡降0%~1%。

（2）潜流湿地：根据达西定律Q=Ks*A*SS—水力坡度；A—湿地床横截面积；Ks—潜流渗透系数。

或厄刚公式As=5.2Q[LN（So-Se）]，So—进水BOD浓度；Se—出水BOD浓度；As—湿地床表面积。

人工湿地布水与集水方式
1．为保证人工湿地配水、集水的均匀性，集配水系统宜采用穿孔管、配（集）水管、配（集）水堰等方式2．当水平潜流人工湿地采用多池并联运行时，进水区可设置V形槽或溢流堰，各池应均匀配水
图5.4 V形槽配水构筑物结构简图
3．水平潜流人工湿地可采用穿孔花墙配水、并联管道多点布水或穿孔管布水等方式，保证水流从进口起沿水平方向流过填料层后均匀流出。

穿孔花墙孔口流速不宜大于
0.2m/s。

穿孔管流速宜为1.5~2.0m/s，配水孔宜斜向下45º交错布置，孔口直径不小于5mm，孔口流速不小于1m/s。

图5.5 水平潜流人工湿地配水方式（a）穿孔花墙配水
图5.5 水平潜流人工湿地配水方式（b）穿孔管配水
4．垂直流人工湿地宜采用穿孔管配水，穿孔管应均匀布置。

穿孔配水管应设置在滤料层上部（见垂直流人工湿地图），配水管流速及配水孔要求同5.8.3。

5．水平潜流人工湿地与垂直流人工湿地宜采用穿孔
管集水，穿孔集水管应设置在末端底层填料层，集水管流速不宜小于0.8m/s，集水孔口宜斜向下45º交错布置，孔口直径不小于10mm。

人工湿地的分类及结构目录1人工湿地的定义 (1)2 人工湿地的分类及结构 (1)2.1按湿地植物种类 (1)2.2按湿地功能定位和用途 (2)2.2.1 水质处理型人工湿地 (2)2.2.2 生境支持型人工湿地 (3)2.2.3 景观游憩型人工湿地 (3)2.2.4 雨洪调蓄型人工湿地 (4)2.3按水的流动状态 (4)2.3.1 表面流湿地 (4)2.3.2 水平潜流湿地 (5)2.3.3 垂直潜流湿地 (6)人工湿地的分类及结构1人工湿地的定义湿地是一种具有多功能的生态系统，被誉为“地球之肾”，具有保持水源、净化水质、蓄洪防早、调节气候和维护生物多样性等重要作用。

《湿地公约》将其定义为：不问其为天然或人工长久或暂时性的沼泽地、泥炭地水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6 m的水域。

自然湿地和人工湿地是自然界中常见的两类湿地。

美国湿地专家博士Hammer等将人工湿地定义为：“一个为了人类利用和利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植被、动物和水体组成的复合体”。

具体地，人工湿地就是通过模拟天然湿地的结构与功能，选择适宜的地理位置、地形，根据人们的需要人工建造和监督控制的湿地。

因此，人工湿地的概念有广义和狭义之分。

广义的人工湿地是指人类为满足生产、生活、防灾、污水处理等目的人工修的湿地（如塘坝、鱼塘、水景、稻田、水库、潜流湿地等）。

它以人类利益为主要目标，以社会服务为主要功能，不仅可以用于污水处理，还可以用于营造景观、恢复自然湿地等，因此可称为“功能性人工湿地”。

其中，主要用于实现水质改善功能的人工湿地，可以称为水净化人工湿地。

它可以分为水生植物系统（包括浮水植物系统、沉水植物系统、挺水植物系统）和湿生（耐湿）植物系统。

本文所指的人工湿地是狭义的人工湿地，即人工湿地污水处理系统。

人工湿地污水处理系统是人工建造的、可控制的和人工化的湿地系统，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污水处理。

人工湿地类型按照进出水布水的方式的不同，一般将人工湿地分为表面流人工湿地(FWS）和潜流人工湿地(SFS)［2］。

(1）表流人工湿地（FWS）表面流人工湿地基本特征主要是污水在土的上层流动，水面与空气直接接触。

部分物质被阻挡截留，大部分的有机物是由生物的生物膜降解去除。

研究表明，这种类型的人工湿地比较适合处理污染物浓度不太高的污水.表面流人工湿地对各类污染物的去除率都较好，效果比较稳定。

此外，污水中的营养元素以及被分解的有机污染物为植物和微生物的生长提供了营养物质，增加了物种的丰富度.表面流人工湿地的设计简单，所需投资少，运行过程的成本低；但负荷低，去污能力也有限。

受自然气候条件的影响大，占地面积大,污水直接暴露地表会产生臭味[3］。

(2）潜流人工湿地（SFS）潜流人工湿地的进水方式是由上而下进水，污水均匀进入填料床底部,在湿地内部进行反应,反应过后的出水经过出水管排出［4］。

所以潜流湿地系统可以充分利用到植物根系以及富集在基质表面的生物膜。

根据水流向的不同，潜流人工湿地又能分为两种：水平潜流和垂直潜流。

垂直潜流人工湿地系统的水在填料床间基本呈从上到下的垂直流动方式，水流流过填料后均匀分布在出水端底部，而后排被出系统。

对COD、TN 的去除率比水平人工湿地要高，而且抗负荷冲击能力强，投资成本少、运行费也用低。

但是相对于水平潜流人工湿地,垂直潜流人工湿地去除有机物的能力不好，而且垂直潜流人工湿地设备要求高，运行流程复杂。

总的来说，潜流人工湿地受气候影响比较小，建造的成本较高,基质也很容易堵塞，从而造成表面上水流停滞,对系统的长期运行并不利［5］。

（3)潮汐流人工湿地潮汐流人工湿地是由英国伯明翰大学所提出的,其原理是利用运行过程中床体先饱和后排干的过程，将新鲜的空气带入填料中.从而达到提高湿地填料中的氧传输量以及氧利用率的目的［6—7］。

当水被排出湿地的时候,残留的有机污染物此时急需消耗大量的氧，由于水的排空，空气中的氧被微生物利用进而提供了其溶解氧的来源。

尾水处理人工湿地类型的选择与工艺参数设计通过对人工湿地处理污水处理厂尾水的中试研究，结合无锡城北污水处理厂二沉池出水组合人工湿地处理系统构建和污染物去除效果的分析，综合无锡周边村镇污水处理装置出水、新农村建设湿地处理生活污水的工程实际情况，针对太湖流域城镇污水处理厂二沉池出水的特点，同时考虑太湖流域当地气候条件、植被类型以及地理环境，并参照国内外最新的人工湿地污水处理技术，本书初步拟定适合环太湖流域地区的城镇污水处理厂尾水深度处理的人工湿地类型组合及设计技术要点。

不同类型的人工湿地有各自不同的优缺点。

表面流人工湿地生长着各种挺水、沉水植物和浮叶植物，污水以较为缓慢的流速和较浅的水深流过土壤表面，经过表面流人工湿地系统中各种生物、物理、化学作用，从而得到净化。

此工艺的优点是投资少，缺点是负荷低，北方地区冬季表面会结冰，夏季会孳生蚊蝇，散发臭味。

水平潜流人工湿地中污水从一端水平流过填料床，其由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设防水层。

污水在基质的表面下流动，水位较深，因而可充分利用填料表面及植物根系上生物及其他各种作用处理废水，处理效果更好。

此工艺的水力负荷大，对BOD5、CODCr、SS、重金属等污染指标的去除效果好，保温性能好，卫生条件也好，相对于其他湿地形式而言，其在冬季或北方较寒冷地区使用更具优势，缺点是投资较表面流人工湿地略多，控制相对复杂。

针对各类人工湿地的优缺点，实际应用时，可以将不同类型的人工湿地进行组合。

如将水平潜流和垂直流组合构成复合流人工湿地技术，将垂直流系统放在组合系统前端，输氧率高，处理效果较好，同时可以通过反硝化去除总氮。

根据环太湖和巢湖流域污水处理厂尾水的水质和水量特点，分别开展了表面流人工湿地、水平潜流人工湿地及不同组合处理系统对尾水处理效果的研究，以期为最终示范工程设计和运行提供技术支撑。

4.1 尾水处理人工湿地系统设计考虑因素城镇污水处理厂尾水人工湿地系统的设计应注意以下几个要点：①设计尽量简单，复杂的设计经常引发不可预料的失败。