人工湿地设计手册(美国EPA)

ii
Contents
Chapter 1 AQUATIC TREATMENT SYSTEMS Page
....................................
1 1 1 1 2 2 3 4 4 4 4 5 5 5 6 7 9 9 9 10 10 10 10 11 11 11 12 15 15 15 15 15 15 15 16 16 16 18 19
பைடு நூலகம்
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2 Potential Uses of Natural Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Natural Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3 Aquatic Plant Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Natural Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1 Free Water Surface Systems (FWS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.2 Subsurface Flow Systems (SFS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 Aquatic Plant Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.1 Floating Plant Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.2 Submerged Plant Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ENVIRONMENTAL AND PUBLIC HEALTH CONSIDERATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 2.2 2.3 2.4 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitrogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phosphorus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pathogens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1 Parasites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2 Bacteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Viruses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Trace Organics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DESIGN OF CONSTRUCTED WETLANDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Types of Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Free Water Surface Systems with Emergent Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.2 Subsurface Flow Systems with Emergent Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Site Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Topography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Soil Permeability for Free Water Surface Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3 Hydrological Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4 Water Rights Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Performance Expectations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 BOD5 Removal in FWS Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 BOD5 Removal in SFS Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

废水=1MGD/3786(m3/D)
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人工湿地的分类
人工湿地（Constructed Wetlands) ，它分为
表面流湿地(Surface Flow Wetlands缩写为 SFW) 潜流湿地(Subsurface Flow Wetlands缩写为 SSFW) 垂直流湿地(Vertica1 Flow Wetlands缩写为 VFW)
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三种湿地的示意图
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利用人工湿地处理 生活污水的工艺流程
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潜流人工湿地设计示意图(一)
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潜流人工湿地设计示意图(二)
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设计人工湿地的 技术参数
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地点的选择
气候 土壤 生物环境 相似牺息地的替代 位置和地形 对地下水的污染
污水的性质
污水的处理量 污水的可降解性
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设计目标
污水的处理 洪水的控制 暴雨的截留 提高附近水体的质量 为各种水陆生生物提供生长 和繁衍地
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中国湿地概况
中国湿地面积约6594 万公顷（其中还不包 括江河、池塘等）， 占世界湿地的10％， 位居亚洲第一位，世 界第四位。
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湿地的生态、经济及社会效益
维持生物多样性 调蓄水量和调节气候 降解有毒物质 保护堤岸，防止盐水入侵 提供丰富的动植物产品 在输、储和供水等方面发挥巨大作用 提供矿物资源 可为人们提供旅游、娱乐的场所 为教育和科学研究提供了对象、材料和试验基地
自然湿地 人工湿地
从水分含盐量的 角度
淡水湿地 半咸水湿地 咸水湿地
从系统的分类角 度
沼泽湿地 湖泊湿地 河流湿地 浅海滩涂湿地 人工湿地
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全球湿地概况
占地球陆地面积的6％，其中
湖泊占2％ 藓类沼泽占30％ 草本沼泽占26％ 森林沼泽占20％ 洪泛平原占15％ 世界红树林的面积约24

（6）处理单元长宽及其比例

经验表明，人工湿地污水处理单元长度通常定为20～50 m。过长，易 造成湿地床中的死区，且使水位难于调节，不利于植物的栽培。潜流 湿地处理单元由于绝大部分的BOD和悬浮物的去除发生在进水区几米 的区域，因此也有一些学者建议，潜流湿地处理单元长度应控制在 12～30 m之间，以防止短路情况的发生。Kollaard 和Tousignant建 议，潜流湿地处理单元长度最小取15 m 为宜。

设计要点
厂址选择
2.2.1

（1）地形 （2）土壤渗透性 （3）水文学因素 地基准备 护堤

2.2.2 2.2.3
2.2.4
2.2.5 2.2.6
隔水层
基质选择 进出水及流量分布调节设施

2.2.7
湿地植物的选择
3 人工湿地的研究现状及趋势

3.1

人工湿地机理的研究
人工湿地污水处理单元长宽比R 从1∶1 到90∶1 不等。早期的湿地 研究者如Geartheart等认为，较高的长宽比有利于减少水流短路，使 得湿地水流更趋近于推流。 不过实际经验表明，一些表面流湿地的 推流状况与长宽比无关。Bounds等研究表明，在3 个长宽比分别为 4∶1 、10∶1 和30∶1 的平行潜流系统中，总悬浮物和BOD 的去除 率没有太大的区别。
湿地分为表面径流人工湿地和人工潜流湿地。（选自
《室外排水设计规范（GB50014-2006）》）

Constructed wetlands are artificial wastewater treatment systems consisting
of shallow (usually less than 1 m deep) ponds or channels which have been planted with aquatic plants, and which rely upon natural microbial, biological, physical and chemical processes to treat wastewater. They typically have impervious clay or synthetic liners, and engineered structures to control the flow direction, liquid detention time and water level. Depending on the type of system, they may or may not contain an inert porous media such as rock, gravel or sand. （from EPA 《manual constructed wetlands treatment of municipal wastewaters》1999）

重庆市大渡口区建胜镇陈家郭水库生态修复工程项目初步设计说明书
目录
1 概述...............................................................................................................................................1 1.1 陈家郭水库概况................................................................................................................1 1.2 水库水环境及周边生态环境调查....................................................................................1 1.2.1 陈家郭水环境质量调查..........................................................................................1 1.2.2 水库周边生态环境现状.........................................................................................3 1.3 项目建设的必要性及其意义............................................................................................5 1.3.1 建设“五个重庆”的需要 .........................................................................................5 1.3.2 构建“十二五规划”良好生态环境的需要 .............................................................6 1.3.3 保护群众生命财产安全、构建和谐社会的需要 .................................................6 1.3.4 保护生态环境、建设生态城市的需要.................................................................7 1.3.5 陈家郭水库生态修复的意义.................................................................................7

弹性大，但抗紫外光降解的能力差，使用
时必须加覆盖层避免材料降解。
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（2）聚乙烯：线型低密度聚乙烯和高密度
聚乙烯。安装难度大，抗刺破性差，但
抗紫外性好，修补容易，并且生产过程
不需要氯气，相对环保。价格稍贵。
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（3）聚丙烯：抗刺破性能最好，抗摩擦性 能良好，抗紫外光性能优良，制造不需 要氯气，是三种产品中最环保的，但价 格最贵。
可使废水流过的小孔，会提高土壤的多孔性，使废水适度流
动。实践发现，由于土壤的透水性不够，废水流过土壤表面 时产生了很多问题。
平流系统能有效降低生化耗氧量，减少悬浮固体，但由于它
们相对缺氧，所以这类系统要改进氨的硝化问题。它去除病 原体的效果极佳。
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垂直流人工系统：以间歇的剂量将废水施用于床表面， 废水垂直渗透过多为砂砾的基质。
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问题： • 有机负荷太高时容易堵塞。通常在潜流系统前面 有一个沉淀过程，以去除悬浮固体。此外，常常 采用多个进口，尽可能均匀地分散悬浮固体，避
免堵塞问题。
• 建造费用较高(是表流系统建造费用的4~8倍)，主
要是砂砾填充费用。
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水平流人工系统：基库思法或根区法。60年代中期由基库思博 士首创的。它包括一个种有芦苇的轻粘土或粘重土矩形床。 废水水平地流过芦苇的根围。土壤结构通过添加钙和铁或铝 补充物来增加土壤沉淀磷酸盐的能力。 设计上存在的问题：基库思认为，扎进土壤的芦根死后形成了
安全和具有可见性。
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4、流量分布设施 对于依靠重力自流的结构设计，V型槽或 水平的堤堰都很好。 对于小的系统，可采用聚氯乙烯管。
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5、流量分布管道 废水从流量分布装置出来后应该被均匀地 分布在湿地的前端。对潜流湿地，布水