人工湿地-湿地种类

科属 植物中名 类型 学名 应用工艺

香蒲科 香蒲 挺水 Typha orientalis 表流湿地、潜流湿地

禾本科 芦苇 挺水 Phragmites australis 表流湿地、潜流湿地

皇竹草 湿生、挺水 Sympnytum peregrjnum lede 潜流湿地

菰 挺水 Zizania latifolia 表流湿地、潜流湿地

芦竹 湿生、挺水 Arundo donax Linn. 潜流湿地

薏苡 湿生、挺水 Coix lacryma-jobi 表流湿地、潜流湿地

水稻 挺水 Oryza sativa L 表流湿地

花叶芦竹 湿生、挺水 Arundo donax var.versicolor 潜流湿地

虉草 湿生、挺水 Phalaris arundinaced 表流湿地、潜流湿地

李氏禾 浮水 Leersia Sw hexandrs Sartz. 氧化塘

莎草科 荸荠 挺水 Heleocharis dulcis 表流湿地

水葱 挺水 Scirpus validus 潜流湿地、表流湿地

风车草 湿生、挺水 Cyperus alternifolius ssp.flabelliformis 潜流湿地

纸莎草 挺水 Cyperus papyrus 潜流湿地

藨草 挺水 Scirpus triqueter 潜流湿地、表流湿地

针蔺 挺水、浮水 Eleoch aris congesta subsp. Japonica 表流湿地、氧化塘

茳芏 挺水 Cyperus malaccensis 潜流湿地、表流湿地

睡莲科 荷花 挺水 Nelumbo nucifera 表流湿地

芡实 浮叶 Euryale ferox． 景观塘

荇菜 浮叶 Nymphoides peltatum 景观塘

萍蓬草 浮叶 Nuphar pumilum 景观塘、氧化塘

睡莲 浮叶 Menyantehes trifolia 氧化塘、景观塘

污水人工湿地生态处理技术及其在污水回用领域的应用

一、 引言

随着人口剧增、工业化及城市化进程加速, 水污染问题日趋严重, 保护水环境的任务变得越来越艰巨。在各种污水处理方法中, 生态处理技术由于投资少、操作简单、处理效果好、抗冲击力强, 同时可使污水处理与创建生态景观有机结合起来, 具有良好的环境效益、经济效益及社会效益, 已逐步被越来越多的国家所接受, 并广泛予以应用。人工湿地是借鉴自然湿地系统原理, 由人工建造和监督控制的湿地系统, 利用生态系统的物理、化学和生物的三重协同作用, 通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用来实现对污水的高效净化。采用人工湿地净化污水最早始于1953 年德国的Max Planck, 该研究所的Seidel

博士在研究中发现芦苇能去除大量有机和无机物。随后在1972 年由Kickuth 提出的根区理论[, 掀起了人工湿地研究与应用的热潮。在20 世纪70 年代末和80

年代初, 仅在丹麦就建立了30 多个人工湿地废水处理场 , 在欧洲则有5 000

多个潜流人工湿地污水处理系统。目前, 国外不少学者和工程技术人员通过对人工湿地处理工艺的改进和组合, 已成功用于处理各类不洁的水体, 包括家畜与家禽的粪水、尾矿排出液、工业污水、农业废水、垃圾场渗滤液、城市暴雨径流或生活污水、富营养化湖水等等。而且其应用不再局限于气候较暖和的地区, 在严寒地区也能取得很好的运行效果 。我国是在20 世纪80 年代中期开始对人工湿地处理污技术进行研究的, 并在1990 年建成了我国第一个完整的处理城镇污水的人工湿地示范工程深圳白泥坑人工湿地污水处理系统, 随后分别在北京、天津、深圳、上海和四川等地建立了不同类型的试验或示范人工湿地污水处理系统 。目前人工湿地在国内的处理范围也很广泛, 包括城镇生活污水的处理, 农业、畜牧业、食品、矿山等工农业废水的处理、城市或公路径流等非点源污染的处理等。目前由于资金的缺乏及对污水处理难度大等问题,使得小城镇企业不断产生大量废水就地排放, 污染了周边的环境, 影响了人民的生活质量。因此, 具有高效率、低成本、低维护技术、低能耗等优点的人工湿地污水处理系统, 基本符合低碳经济原则, 在我国特别是中小城镇及广大农村具有广阔的应用前景。

第 1 页 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）与潜流人工湿地（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与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：水平潜流与垂直潜流。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与后排干的过程，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第 2 页 其溶解氧的来源。之后进水，进一步反应，交替循环进行。充分利用了大气中的氧气，提高了氧传递速率。进一步提高了人工湿地系统对于污染物的去除效果。目前的进水排水方式主要有间歇进水、瞬间排水，通过优化排空与进水时间比例来进一步提高污染物质的去除效果[8]。但是，经过一段时间的运行，微生物不断累积阻塞床体，进而阻碍了水与空气在湿地中的流动，从而降低了处理效率。

人工湿地

北京大钢环境治理技术研究院

湿地，被称为“地球之肾”，但近些年，人工湿地逐渐发展为生物———生态治污技术，能对不同类型的工业废水进行处理，后又逐步发展为雨水处理，并得到了推广和应用。根据《人工湿地污水处理工程技术规范》，人工湿地是指用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗隔水层，填充一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化。目前，这项人工湿地已被用来改善大型水体的水质。其原理是利用自然生态系统中物理、 生物、化学三方面的作用来净化污水。人工湿地生态系统是在一片洼地中，这片洼地的长宽比一定，且底面存在坡度，由填料、土壤混合构成填料床，在填料床的表面流动，或在填料床的缝隙中污水能够曲折地流动。种植于填料床表面水生植物，易于成活，还能增强处理性能，从而构成一个特殊的动植物生态系统，达到净化污水的目的。 人工湿地这个“自然系统”是为人工模拟“自然湿地”处理污水而构建的，它是人为地在长宽比一定，且地面存在坡度的洼地中，根据相应比例将构成基质混合成填料床，然后有针对性的种植植物的污水处理生态系统。对于“自然系统”中有机物微生物的降解，植物可以为其提供基质，种植的植物的生长周期一般较长，具有较强的抗水性，且美观，易于成活。另外，蒲草、芦苇水生植物还具有一定的经济价值。人工湿地对污水的净化是人工基质、水生植物和微生物这个复 合生态系统的物理、 生物、化学三方面作用的共同结果，通过植物吸收及过滤、 吸附、沉淀、离子交换、微生物同化分解等方式将废水中的重金属和悬浮物、磷、氮、有机物等去除，其中自然化学作用及微生物的比例为90％，水生植物约占7％~10％的比例。这个特有的动植物生态系统能很好的净化污水，还可以利用水分及营养物质的生物地球化学循环，促进绿色植物生长及增产，从而实现废水的资源化。 综上，人工湿地有着下列优势：①节省了一部分建造及运行费用；②便于管理及维护；③能进行污水处理；④减小对污染负荷及水力的冲击；⑤产生直接或间接的效益，如教育、娱乐、建材、野生动物栖息、造纸原料、畜产、绿化和水产等。人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的污水处理。