人工湿地专帖

菜籽湖

水网没有一个人工湿地或生态处理的专用讨论区，我在此开设一个“人工湿地专帖”。主要讨论人工湿地工艺，兼讨论人工快渗工艺和稳定塘工艺，范围涵盖工艺的分类及优缺点，同时分析实际应用中出现的问题及解决方法。
欢迎大家顶贴！
第一帖先解释一下湿地的定义。
湿地对于不同的人有不同的含义，通常大约有50种定义
。这些定义可分为两大类——广义的和狭义的。
《湿地公约》的定义就是一种广义的定义。采用这个定义有某些优点。
《湿地公约》对湿地的定义是国际公认的，即：不问为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带、静止或流动、淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水域。
这个定义包括海岸地带地区的珊瑚滩和海草床、滩涂、红树林、河口、河流、淡水沼泽、沼泽森林、湖泊、盐沼及盐湖。
狭义的定义通常把湿地视为生态交错带：是陆地和水域之间的过渡区域，由于土壤浸泡在水中，所以特征植物得以生长。这个定义存在一个实际问题，即：定义包括部分水体，大多数人认为具有挺水植物的地区不同于开阔水体。而后者不应包括在这个定义中。因此在湖泊的情况下，生长有挺水植物的湖滨地区应被看作是湿地，相反，面积大的开阔水体却不属于湿地。由于滨岸地区和开阔水体是紧密联系的，所以就管理而言，用这种方法将二者分割开来，时会出现问题的。
接受一种广义的湿地定义，如：《湿地公约》对湿地的定义，对于保护和管理都有明显的优点。这是因为土地利用计划的基本单元是集水区这一层次，也就是整个流域。同时还考虑到这样一个事实：由于整个集水区是从上到下连在一起的，所以干扰集水区上游的任何活动都将影响下游地区。
因此，提出一个广义的湿地定义，正是为了确保对集水区所有水资源的良好管理。当然这种管理包括陆地成分。
因而，把集水区内所有的水体（湖泊、河流、人工湿地）综合起来进行研究，强调湿地与周围陆地联系的湿地科学是一门在集水区层次上能有效提出合力管理的战略科学。
按照上述广义定义，稳定塘和人工快渗工艺所建的设施也属于湿地范畴。实际使用中和人工湿地的相同点比较多，故放在一起讨论。

(本帖整理见http://bbs.h2o-china.com/thread-920558-1-1.html)

[ 本帖最后由 atuo123 于 2012-3-21 20:40 编辑 ]

菜籽湖

稳定塘工艺是一种构造简单、易于管理、处理效果稳定可靠的污水自然生物处理设施。污水在塘内通过长时间的停留，其有机物通过不同细菌的分解代谢作用后被微生物降解。在暖温带，为保证稳定塘在冬季时的出水水质，稳定塘HRT（水力停留时间）应为15d以上，而稳定塘的有效水深一般为0.5~1m。故此种工艺的占地面积很大，其比值（日处理量：总占地面积）一般为1：20以上。
稳定塘的适用范围：适于处理城市污水和工业废水；为处理小城镇污水常用的污水处理系统。由于稳定塘内繁殖有大量的藻类，对出水水质要求较高的场合，在稳定塘之后必须加除藻设施，如气浮池或滤池。
稳定塘工艺具有的优点如下：
①基建投资和运转维护费用低；
②管理简便；
③处理程度高，一般能达到城镇污染物排放标准的一级B；
④耐冲击负荷较强。
⑤由于停留时间长，且污水直接受到阳光照射，阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用，故其出水一般无需消毒。
目前稳定塘工艺存在的问题如下
①稳定塘普遍存在淤积问题，这是由于污水中含悬浮物较多，污水没有经过预处理或者预处理不到位，造成大量污泥进入稳定塘所致。
②在夏季可能会有臭味发生，原因是进水负荷太大时在稳定塘前端产生厌氧所致，同时可能伴随蚊蝇孳生，严重影响环境卫生。
③忽视了稳定塘的防渗防漏措施，造成了地下水的严重污染。
④夏季经常出现污泥漂浮层，造成出水水质波动。
⑤出水的藻类含量较严重，如果处置不当容易产生二次污染。
⑥容易产生短流，使污水实际停留时间缩短，这一般都是因为进出水口设置不当，没有考虑风向的影响。

[ 本帖最后由 jinhu7366 于 2008-2-15 08:47 编辑 ]

菜籽湖

构造湿地是经过设计施工的，具有围堤和防渗层的沟状、塘状或床型的污水处理湿地。它是由多个湿地组成的独立的污水处理系统。构造湿地是模拟天然湿地，由水、处于饱和状态下的基质层以及水生植物、野生动物和微生物所组成。
构造湿地污水处理系统属于生物处理设施，不依赖于动力的强化，而是有效的充分发挥天然生物的净化功能。构造湿地的除污机理是污水从生长有植物的介质中流过，从而产生过滤、沉淀、吸附等物理、物理化学作用和污染物与基质多种形式的生化反应；微生物在处理中起着重要的作用，能否维持适宜于微生物的环境条件将决定其处理效能。其净化过程包括厌氧、兼性和好氧三种净化机理。
从水力学角度划分构造湿地又分为表面流和潜流两种形式，又因潜流人工湿地具有处理效率高，占地面积少，效果可靠，耐冲击负荷和不易滋生蚊蝇等特点，故目前国内常用的构造湿地以潜流形式居多。
为保证潜流湿地在冬季时的出水水质，潜流人工湿地HRT宜维持在4~7d，而潜流人工湿地的填料层深度一般为0.8~1m。故此种工艺的占地面积也很大，其比值（日处理量：总占地面积）一般为1：10左右，在南方可适当降低，北方应适当提高。
构造湿地系统的适用范围：可作为污水二级处理的革新代用技术，目前，也被国际上认作三级处理的替代技术而加以强调。该工艺对市政污水、屠宰、印染、矿山、皮革、食品等工业废水、农业废水和暴雨径流等均有较好的处理效果。适宜在中小城镇、生活小区、出水回用的河道、景观及水源地推广使用。构造人工湿地工艺一般具有的如下优点：
①基建投资费用较低，一般为传统活性污泥法的1/2。
②运行费用低，一般为传统工艺的二分之一。
③处理效率高且稳定，一般能达到城镇污水排放标准的一级A甚至以上。
④易于维护管理，设备设施操作简单，对员工的操作素质要求不高。
⑤对水力负荷和污染负荷的波动有较强的耐受能力，停车后可随时启动，且对出水水质影响不大。
⑥可依据地形地貌进行灵活设计，各处理单元无需集中在一起，可分开设置，通过管道或沟渠连接成一个完整的污水处理系统。
⑦湿地系统不设置二沉池，系统污泥产量较少，主要是初沉池的污泥。
⑧由于沉淀、填料颗粒的吸附以及阳光照射等，其对微生物的去除率可达到99%以上，故其出水一般无需消毒。
⑨种植的植物有绿化作用，感官效果较好；收割后的植物秸秆有回收利用的价值，能产生一定的经济效益。
受气候条件限制，目前国内使用的构造人工湿地大部分分布在南方，根据对珠三角地区已建成的人工湿地运行实际情况来看，其存在的问题主要表现在：
①片面强调湿地的处理效率而减少湿地系统的占地面积，造成系统在冬季运行时由于低温的影响，植物和微生物的活性大大降低而使出水水质恶化，严重时湿地系统会有一股明显的臭味，对工作环境影响比较大。
②片面的强调低运行费用，而忽视了预处理部分的设计，使进入湿地系统污染负荷和悬浮物超出湿地系统的处理能力，造成的结果就是湿地内填料层的淤塞，使湿地表面产生积水，影响湿地系统的感官效果；同时降低了实际水力停留时间，使湿地系统的处理效果大大降低，缩短了湿地系统的使用寿命，一般使用寿命不超过10年；淤塞严重时，3~5年就造成湿地处理系统报废。
③湿地系统的出水悬浮物有时会严重超标，特别是运行一年以上的人工湿地在冬季很容易出现这种情况。原因是湿地填料层内微生物大量死亡以生物膜的形式排出湿地系统的缘故。

wenweijun1

不错，可以了解一些基本知识。
楼主能继续详细介绍一下湿地建造方面的知识吗？
谢谢！

菜籽湖

根据我参观几个人工湿地处理系统，给我最直观的感觉就是预处理系统太重要了。
如果预处理系统不能有效的去除绝大部分无机悬浮物，则人工湿地部分因为污泥的淤塞而降低处理效率，严重时在很短的时间内就会造成整个系统的瘫痪。
我的观点就是预处理部分必须有污泥处理，否则影响系统的正常运行。除非处理的污水是经过二级处理的。

wenweijun1

楼主，想问你一个问题：
珠三角地区，土地价格比较贵，小城镇生活污水处理厂（1－2万吨每天）是否适宜用人工湿地？
最近接触几个镇，有些镇领导对人工湿地感兴趣，正如你所说，人工湿地也有问题存在的，不知如何向镇领导解说。。
谢谢！

菜籽湖

在珠江三角洲地区土地地价比较贵也是相对的。就是在同一个镇，如果污水处理工程的所在地比较偏僻，其地价还是比较便宜的。只要能够提供的土地面积大于处理量的3倍，就可以考虑适用人工湿地。
在设计人工湿地时，应根据进水水质的情况选择合适的预处理工艺。根据我对珠江三角洲地区水污染的了解，建议预处理部分采用一级强化工艺（化学絮凝或吸附再生）。考虑出水水质的稳定以及系统的长期运行，建议人工湿地部分分成多级，其中一级湿地采用免淤塞型潜流人工湿地。

李玲玲

原帖由 菜籽湖 于 2008-2-15 17:40 发表
在珠江三角洲地区土地地价比较贵也是相对的。就是在同一个镇，如果污水处理工程的所在地比较偏僻，其地价还是比较便宜的。只要能够提供的土地面积大于处理量的3倍，就可以考虑适用人工湿地。
在设计人工湿地时，应根 ...

湿地,湿地,大虾,这种技术在北方是不是不能搞!

就象活性污泥法在北方,冬天,保持温度就是一个较麻烦的事情!

TMXK

此帖开的好！在要求1级A的今天，除磷脱氮的重任看来要有生态处理承担一部分了。
何谓湿地系统？
答：在一年的相当长时间里，土壤的渗水面接近地表面，使土壤处于饱和状态并维持特定湿生植物在其间生长的地方即谓湿地。
   污水有控制地加入湿地，通过底部土壤的渗滤作用以及池中水生动植物等的综合生态效应使污水得以净化。
  利用湿地和沼泽地处理污水的方法称为湿地系统。
  另外回复玲玲斑竹的帖子：你的北方指到哪儿？不知河北算不算？我负责任的告诉你：河北有非常成功的生态处理实际工程！另据资料称，沈阳、新疆有污水土地处理示范工程。恳请两地同仁网友据实发表意见。
  当然，不能否认，温度对生态处理来说是一个制约因素。这就要求因地制宜，有备无患。
  至于活性污泥法，城市污水处理厂，好像冬季保持温度不是一个较麻烦的事情（特冷地域特殊年份除外）！

菜籽湖

感谢TMXK的捧场！
北方地区也可以使用人工湿地系统处理污水。不过在设计时就要考虑系统过冬时应采取的保温措施，比如采用垂直流人工湿地时，其布水管就应该设置在冻土层以下。还有一个方法就是设置稳定塘蓄积冬季的污水，待气温转暖再进入湿地系统处理。
同时可以加强预处理，降低进入湿地系统的污染负荷，以弥补湿地系统的处理效率，稳定出水水质。

菜籽湖

污水从生长有植物的介质中流过，而产生过滤、沉淀、吸附等物理、化学作用和污染物与基质多种形式的生化反应；微生物在处理过程中起着重要的作用，能否维持适宜于微生物生存的环境条件将决定其处理效能。
潜流人工湿地处理的净化机理不是依靠湿地某一子系统如填料或植被的单一作用，而是在人为调控的前提下，由基质-植物-微生物复合生态系统的物理、化学和生物的综合作用使污水净化。
①BOD5的去除：在潜流人工湿地中，BOD5的去除主要是微生物的降解。其主要氧源是水生植物（如芦苇）通过输导组织——微管束，把氧气传输到植物的根际，构成特定的生态环境，传输到根际的氧气除植物自身呼吸需要外，将扩散到根基附近的填料及液体介质中，供好氧细菌消耗，进行有机物质的分解。但如果进入湿地系统的BOD5太高，则需要提高进水的溶解氧浓度。
②SS的去除：SS的可沉降部分，主要依靠物理沉降、截留作用去除。SS的胶体状部分，主要由微生物的作用和填料的渗滤作用去除。一般出水中的SS可以达到20mg/L一下。虽然潜流人工湿地对SS有良好的去除效果，但仍需尽可能降低进入湿地系统地SS含量，以免影响湿地的处理效率。其原因在本文的后面有更详细地论述，在此暂不讨论。
③氮的去除：主要包括水生植物的吸收、微生物的硝化、反硝化和氨的挥发。水生植物的吸收一般占投配氮量的8-16%，在潜流人工湿地中，水生植物的输氧和根茎下穿，形成有利于硝化作用的好氧微区。同时远离根系周围的厌氧区由烂根碎屑及污水中可利用的碳源又提供了反硝化条件，构成了特定的氮去除的微生态循环，有利于氮的去除。国内外污水湿地处理工程的实际运行结果表明，低温和低氧制约硝化作用。硝化作用所需的温度至少为5-7℃，这对湿地系统终年保持硝化作用是一个重要的限制因素。
④磷的去除：磷的去除主要包括吸附和形成不溶性的钙、铁、铝等化合物沉淀，由于潜流人工湿地中填料与污水的接触面积大，故其除磷效果也较高，此种作用在湿地运行初期尤其明显。
⑤微量元素的去除：其去除原理与磷相似，污水在填料中的渗滤路径越长，去除效果就越高。
⑥病原微生物的去除：潜流人工湿地系统去除病原微生物的主要机理是填料颗粒的吸附，其对病原微生物的去除率可以达到99%以上。

菜籽湖

根据潜流人工湿地净化污水的机理和已建工程实际情况总结，潜流人工湿地具有以下优点：
①处理效果稳定，湿地系统在正常运行情况下，出水水质一般优于国标一级A，甚至能达到地表水Ⅳ、Ⅴ类标准。
②由于湿地植物能够提供一部分反硝化作用所需的碳源，可以弥补进水碳源的不足，对难于用其他生物方法降解的污水有一定的处理效果。
③对水力负荷和污染负荷的波动具有较强的耐受能力；停车后可随时启动，且对出水水质影响不大。
④湿地系统一般不设置二沉池，处理系统的产泥量相对于其他传统处理工艺要少得多。
⑤设备设施简单，易于维护管理，对员工操作素质要求不高。
⑥需要的构筑物和设备简单，基建投资和运行费用较低。
⑦湿地植物的秸秆（芦苇、风车草等）可以回收利用，如造纸、加工成动物饲料和焚烧发电等。
任何一种处理工艺都有它的缺点，潜流人工湿地系统也不例外，其缺点主要表现在：①占地面积较大，这也限制了它的适用范围。②冬季气温降低会影响处理效率。

人间过客

呵呵，在这里我想咨询一下，在北方，那些地质条件下，根本就没有办法采用湿地技术处理废水，原因是那里的年降水不足100mm，呵呵，有那么大的面积，你有多少水才够它补充地下水啊，恐怕湿地都建立不起来，或者生长不起来吧，因此我个人认为，湿地系统在年降水补角多的地区还可以实施，在北方，尤其是黄土高原上那些地区，建设的系统防渗工作比什么都做的仔细，就怕水流失，呵呵，怎么可能采用湿地系统啊？在那里，可以说，水比油贵啊！

菜籽湖

你讲的这种情况可以利用“慢速渗滤工艺”
这是一种深度处理工艺，其做法是将污水头配到中有作物的土壤表面，污水在流经土壤-植物系统垂直渗滤时得到净化的土地处理工艺。
它实际上是一种具有多功能、多目标的生态系统工程，具体表现在：一、充分利用水肥资源，提高作物产量；二、开辟新的生物质能源；三、保证农副产品的生物学质量；四、最大限度的减轻污水直接排入水体的污染负荷；五、防止对地下水等次生环境污染。
在实际设计中，慢速渗滤工艺可划分为水处理型与水利用型两种。在干旱、半干旱地区推广水利用型慢渗土地处理是比较适宜的，如果地下水位较深可以不设置再生水收集系统。
该工艺应特别注意预处理，防止有毒有害物质进入渗滤系统，进而污染地下水或产生二次污染。

人间过客

呵呵，我明白斑竹说的那个技术，其实我也有接触过，呵呵，在北方，不管是污水还是井水或者是雪水，都是人民生活所需要的。从技术上说是可以行的通的，可实际中，人民还是不能够接受的。不知道斑竹听说过母亲水窖没有，如果你看过那个话，你就明白了我所说的技术局限性不是说技术上没有办法解决，而是环境不容许你去用那种工艺去处理废水啊！！！！！！！！！！