人工湿地污水处理技术—人工湿地的类型

人工湿地（constructedwetland,CW）是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面，它利用自然生态中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用。这种湿地系统是在一定长宽比及底面坡度的洼地中，由土壤和按一定坡度充填一定级别的填料（如砾石等）混合结构的填料床组成的，废水可在填料床床体的填料缝隙中流动，或在床体的表面流动，并在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物（如芦苇、茳芷等），形成一个独特的动植物生态系统，对废水进行处理。当床体表面种植芦苇时，称其为芦苇湿地系统。在湿地系统的设计过程中，应尽可能增加水流在填料床中流动的曲折性以增加系统的处理稳定性和处理能力。在实际设计过程中，常将湿地多级串联、并联运行，或附加一些必要的预处理、后处理设施而构成完整的污水处理系统。

在地表流人工湿地中，污水一般呈推流的方式流动，因而湿地的长宽比一般大于3，而且其长度也一般大于20m。

潜流人工湿地系统的长宽比一般小于3。湿地床的深度则可根据具体的地形、污水水质及湿地所种植植物的类型及其根系的生长深度来确定，原则上应保证绝大部分污水在植物根系中流动。在美国，采用芦苇湿地系统处理城市污水时，湿地床的深度一般为0.6~0.75m，而德国多为0.6m。湿地床的坡降及填料表面坡降与水力坡降和所用填料的级别有关，一般在1%~8%。

一、 人工湿地的类型

根据湿地中主要植物形式，人工湿地可分为：浮游植物系统、挺水植物系统、沉水植物系统。其中沉水植物系统还处于实验室研究阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的深度处理。浮游植物系统主要用于N、P去除和提高传统稳定塘的效率。目前人工湿地系统一般都是指挺水植物系统。挺水植物系统根据废水流经的方式，可分为地表流湿地（surface flowwetland,SFW)、潜流湿地（sub-surfaceflowwetland,SSFW）和垂直流湿地（vertical flow wetland, VFW).

(1）地表流湿地

地表流湿地系统也称水面湿地系统（water surface wetland)，如图11-11所示。

在地表流湿地系统中，污水在湿地的表面流动，水位较浅，多在0.1~0.6m之间。这种系统与自然湿地最为接近，污水中的绝大部分有机污染物的去除是依靠生长在植物水下部分的茎、秆上的生物膜来完成的，因而这种系统难以充分利用生长在填料表面的生物膜和生长丰富的植物根系对污染物的降解作用，其处理能力较低。同时，这种湿地系统的卫生条件较差，易在夏季滋生蚊蝇、产生臭味而影响湿地周围的环境，因而在实际工程中应用较少。但这种湿地系统具有投资低的优点。

(2）潜流湿地

潜流湿地系统也称渗滤湿地系统（infiltrationwetlant)，如图11-12所示

在潜流湿地系统中，污水在湿地床的内部流动，因而一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土地和填料截留等的作用，以提高其处理效果和处理能力；另一方面则由于水流在地表以下流动，因而具有保温性较好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好的特点。潜流湿地系统是目前研究和应用比较多的一种湿地系统，但这种湿地系统的投资要比地表流系统高些。

在潜流湿地系统的运行过程中，污水经配水系统（由卵石构成）在湿地的一端均匀地进入填料床植物的根区。根区填料层由三层组成：表层土壤、中层砾石和下层小豆石。在表层土壤种植有具有上述特点的耐水性植物，如芦苇、茳芏（俗称席草）、蒲草和大米草等。这些植物生长有非常发达的根系，可以深入到表土以下0.6~0.7m的砾石层中，并交织成网与砾石一起构成一个透水性良好的系统。同时，这些植物根系具有较强的输氧能力，可使根系周围的水环境中保持较高浓度的溶解氧，供给生长在砾石等填料表面的好氧微生物的生长、繁殖及对有机污染物的降解所需。经过净化后的出水由湿地末端的集水区中铺设的集水管收集后排出处理系统。由于这种工艺利用了植物根系的输氧作用，因此也将其称为污水处理的根区方法(root zone method,RZM)，而这种人工构造的系统也称为根区处理床。一般情况下，这种人工湿地的出水水质优于传统的二级生物处理。

(3）垂直流湿地

垂直流湿地系统如图11-13所示，系统中的水流综合了地表流湿地系统和潜流湿地系统的特性，水流在填料床中基本上呈由上而下的垂直流，水流流经床体后被铺设在出水端底部的集水管收集而排出处理系统。这种系统的基建要求较高，较易滋生蚊蝇，目前已不多用。