水解酸化-人工湿地处理农村污水

第一篇：水解酸化-人工湿地处理农村污水

水解酸化-人工湿地处理农村污水

摘要：福建某饮用水源地采用水解酸化-人工湿地工艺处理农村污水，实际运行结果表明：该工艺切实可行、运行成本低，取得了较好的处理效果。当进水CODCr，BOD5，SS，NH3-N，TP 质量浓度分别低于200，300，200，25，5mg/L 时，出水CODCr，BOD5，SS，NH3-N，TP 质量浓度分别低于60，60，80，15，0.5mg/L。该系统出水水质稳定可达《农田灌溉水质标准》，出水直接回灌农田或山林，不设排放口，可以很好地保护水源。

关键词：水解酸化；人工湿地；农村污水

中图分类号: X7 文献标识码: B 文章编号: 1674-4829（2012）04-0026-03

Rural Sewage Treatment Using Hydrolysis and Acidification22．

[2] 刘斯斯.统分结合综治农村污水[J].中国投资, 2011（3）:5626．

[4] 江苏省建设厅.农村生活污水处理适用技术指南[M].南京: 江苏省建设厅, 2008． [5] 张自杰, 林荣忱, 金儒霖．排水工程(下册)[M]． 4 版．北京:中国建筑工业出版社, 2000． [6] 张克强．农村污水处理技术[M]．北京: 中国农业科学技术出版社, 2006． [7] 张璇, 邓坤.水解酸化的作用机理[J].北方环境, 2011（9）: 191-193.作者简介：李艳波(1978-)，女，河南济源人，硕士，讲师，主要研究方向为饮用水的保护及水污染控制技术。

第二篇：芦苇人工湿地处理污水

芦苇人工湿地处理污水

摘要: 本文叙述了芦苇人工湿地污水处理技术的分类、特点及其在国内外的研究与应用进展。介绍了复合式芦苇湿地、新型芦苇床填料等相关的新技术，具体讲述了利用芦苇人工湿地处理城镇和农村生活污水。

关 键 词：

芦苇；人工湿地；城镇污水处理；农村污水处理

一、芦苇人工湿地的起源与发展

1953 年，德国的Dr.Kathe Seidel 在其研究工作中发现芦苇能去除大量有机和无机物。Dr.Seidel 通过进一步实验发现一些污水中的细菌在通过种植的芦苇时消失(大肠菌、肠球菌、沙门氏菌)，实验还表明芦苇能从水中去除重金属和碳水化合物。1974 年德国建成了第一个芦苇人工湿地。上个世纪八、九十年代芦苇人工湿地在世界上许多国家得到快速发展，已有数百座芦苇人工湿地系统投入使用。芦苇已是国际上公认的人工湿地处理污水的首选植物。目前世界各国正投入大量人力和物力研究、应用芦苇湿地，并不断改进芦苇人工湿地技术。

二、芦苇人工湿地组成

（一）、主要成分

1、具有各种透水性的基质(如土壤、砂、砾石)，基质为植物提供物理支持，为各种复杂离子、化合物提供反应界面，为微生物提供附着。

2、适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物芦苇，对污水中污染物质的吸收利用、吸附和富集作用。

3、生物种群，对污水中污染物质的吸收利用、吸附和富集作用。

（二）主要植物形式

人工湿地根据湿地中主要植物形式可分为：浮生植物系统；挺水植物系统；沉水植物系统。浮水植物主要用于N、P 去除和提高传统稳定塘效率。沉水植物系统还处于实验室阶段，其主要应用领域为初级处理和二级处理后的精处理。目前一般所指的人工湿地系统都是指挺水植物系统，挺水植物中芦苇应用最为广泛。

（三）主要工艺流程形式

芦苇人工湿地系统一般作为二级生物处理工艺应用，工艺流程有多种形式，其中常用的有4种(见图1)：推流式、阶梯进水式、回流式和综合式。

可向地下部分输氧，根和根状茎向基质中输氧,因此可向根际中好氧和兼氧微生物提供良好环境。芦苇的根可松动土壤，死后可留下相互连通的孔道和有机物。无论土壤最初的孔隙率如何，芦苇可稳定根际的导水性相当于粗砂2～5 年。

四、人工芦苇湿地处理城市生活污水

（一）芦苇生长未受不良的影响

由于城市污水含有芦苇生长的氮磷等营养物质,为芦苇的生长提供了良好的肥源，使芦苇增产10.4 %，同时第2 年的后效观察芦苇仍然生长良好，比对照增产14.3 %。

（二）芦苇具有较强的净化作用

由于芦苇湿地系统对污水中的有害物质有较强的去除作用，处理后的水质分别达到GB8978 —1996 第二类污染物最高允许排放浓度的Ⅰ、Ⅱ、Ⅰ级标准。并且各物质的去除效果随芦苇生育期、负荷量和温度的变化而变化，但BOD5 未受影响。这主要是由于污水在芦苇湿地系统中通过物理沉淀、过滤、吸附、芦苇根系的吸收和土壤微生物的综合作用而去除。

（三）灌溉城市污水对土壤未造成不良的影响

污水处理后，土壤营养成分的增加起到了培肥土壤和促进芦苇生长的作用，说明城市污水是一种良好的富营养的淡水资源，同时通过芦苇的吸收作用，使土壤中盐离子减少，降低了土壤的碱化度。

（四）栽培芦苇净化污水具有广泛的应用前景 城市污水是一种肥水，可为芦苇的生长提供水肥资源,促进芦苇的生长发育，提高芦苇产量，为造纸工业提供原材料产生经济效益。同时又使污水得以最佳的综合利用，缓解因淡水不足对芦苇生长的影响，彻底消除了水污染，达到环境效益和社会效益的统一，为经济的发展创造了新的增长点。因此，推广芦苇湿地生态系统处理城市污水，开发水资源，是实现污水处理无害化、资源化的重要途径，是解决水资源短缺的重要技术措施。

五、人工芦苇湿地处理农村生活污水

（一）农村生活污水来源

农村生活污水是广大村镇地区面源污染的重要来源。农村地区的生活污水量少、分散、远离排污管网，污水一般不经任何处理直接排入河流湖泊。由于农村地区水环境容量小，长期使用化肥使生活污水中氮磷含量高，加剧了水环境的污染，引起了严重的水体富营养化现象。农村生活污水的处理已经成为控制面源污染急待解决的问题。目前，对化肥废水的处理是控制水体富营养化的重要手段，芦苇人工湿地对化肥废水的处理效果较好，而且投资小，并具有显著的生态环境效益，尤其适合于农村面源污染控制的特点，适合我国国情和广大农村地区水环境污染状况。

由于大量农药化肥的使用和农村生活污水的无序排放，目前农村很多河流和湖泊都出现了不同程度的水质恶化，有些水体已出现明显的富营养化。解决好面源污染为主的农村污水处理问题是当前建设新农村的一项重要任务，寻找一种经济可行的农村污水处理工艺是急待解决的问题。0

八、芦苇人工湿地应用前景

（一）国外现状

在欧洲等发达国家，每个国家都有几百个人工湿地系统在运行，美国在1988 年至1993 年间就建起了几百个人工湿地系统，绝大多数系统种植有芦苇，发展速度比较快。

（二）我国现状

从1987 年天津环保所建成我国第一个占地6hm2，处理规模为1 400 m3/ d 芦苇人工湿地起，迄今在我国北京、南京、深圳、成都、沈阳、杭州等地从南到北，已有不少城市建立了芦苇人工湿地污水处理系统。这些系统运行以来，产生了良好的经济和社会效益，为我国环境保护做出了贡献。相比国外而言，芦苇人工湿地在我国的发展速度比较慢。

芦苇人工湿地投资少，出水水质好，操作简单，维护和运行费用低廉、有很好的经济价值，芦苇在我国又普遍适应生长。在我们这样地域辽阔、经济、技术发展水平不高、能源短缺的国家，研究并大力推广芦苇人工湿地污水处理技术具有非常重要的意义。芦苇人工湿地污水处理技术使人们向污水处理的终极追求目标逼近，芦苇人工湿地污水处理技术在我国必然有极其广阔的应用前景。

1042.[6 ]池金坪，安丽.农村生活污水处理实用技术新进展[J ].云南环境科学，2004 ,23(4):833.-

第三篇：人工湿地法处理农村生活污水浅析

人工湿地法处理农村生活污水浅析

[摘要]我国是农业大国，有八亿农业人口，很多农村面临生活污水失控的问题，由此带来地表水质量严重下降，农村生活用水困难，人们的健康受到影响，生态平衡遭到破坏，这是目前农村改善生活环境遇到的难题。文章从介绍人工湿地的概念，人工湿地的分类，人工湿地的构造，结合人工湿地处理生活污水的技术，浅析了人工湿地处理农村生活污水系统。

[关键词]农村生活污水；人工湿地

[中图分类号]X [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)08-0178-02

Constructed Wetland for Treatment of Rural Domestic Sewage Analysis Method

Zheng Junqi

Abstract: China is a large agricultural country, eight hundred million agricultural population, with the development of the rural living standards, rural domestic sewage is increasing, many rural faces life sewage control problem, the resulting a serious decline in the quality of surface water, rural living water problems, the health of the people affected, The ecological balance is destroyed, this is at present rural living environment problems.The paper introduced the concept of artificial wetland, the classification of Constructed Wetland, construction of artificial wetland, combination of artificial wetland wastewater treatment technology, analysis of the constructed wetland for treatment of rural domestic sewage system.Keywords: rural domestic sewage；constructed wetland

我国是农业大国，有八亿农业人口，很多农村面临生活污水失控的问题，由此带来地表水质量严重下降，农村生活用水困难，人们的健康受到影响，生态平衡遭到破坏，这是目前农村改善生活环境遇到的难题。农村生活污水处理问题是当前农村环境综合整治的重要内容。目前生活污水的生化处理技术已是十分成熟，可供选择的工艺有普通活性污泥法、氧化沟法和人工湿地等，以及一些演变工艺。这些工艺花样繁多，人们在不断探索和改进，力图使工艺更加高效和节能。

人工湿地系统是一个完整的生态系统，它形成了内部的良好循环并具有较好的经济效益和生态效益，具有投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、维护和运行费用低廉等优点。这项技术适合我国国情，尤其适合南方广大中小城市、农村的污水处理，具有广阔的应用前景。人工湿地概念

湿地系主要自然或人工、长久或暂时之沼泽地，湿原，泥地或水域地带。湿地是陆地与水体之间的过渡地带，是一种高功能的生态系统，具有独特的生态结构和功能，对于保护生物多样性，改善自然环境具有重要作用。由于人类的不合理开发，湿地资源在我国受到很大破坏，在特殊时期和环境条件下，研究和建立人工湿地生态系统是对自然湿地生态系统的适度补充，也是对其功能退化的恢复性建设。

人工湿地是以人工建造和监督控制的、与沼泽地相类似的地面,通过自然生态系统中的物理、化学和生物三者协同作用以达到对污水的净化。湿地能净化污水，是自然环境中自净能力很强的区域之一，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地的分类

人工湿地根据湿地中主要植物形式可分为:(1)浮生植物系统；(2)挺水植物系统；(3)沉水植物系统。沉水植物系统还处于实验室阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的精处理。浮水植物主要用于碳(Ｎ)、磷(Ｐ)去除和提高传统稳定塘效率。目前一般所指人工湿地系统都是指挺水植物系统。挺水植物系统根据水流形式可分为：自由表面流、潜流和竖流系统。自由表面流系统中，废水在湿地的土壤表层流动，水深较浅。与潜流和竖流系统相比，其优点是投资省，缺点是负荷低，夏季会滋生蚊蝇、散发臭味，目前已较少采用。潜流系统污水在湿地床的表面下流动，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和填料截留等作用，提高处理效果和处理能力;另一方面由于水流在地表下流动，保温性好，处理效果受气候影响较小，且卫生条件较好，是目前国际上较多研究和应用的一种湿地处理系统，但此系统的投资比自由表面流系统略高。人工湿地的构造

绝大多数自然和人工湿地由五部分组成:(1)具有各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石；(2)适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇；(3)水体(在基质表面下或上流动的水)；(4)无脊椎或脊椎动物；(5)好氧或厌氧微生物种群。

人工湿地系统正是在这种有一定长宽比和底面坡度的洼地中由土壤和填料(如砾石等)混合组成填料床，废水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，并在床体表面种植具有性能好、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、蒲草等)形成一个独特的动植物生态系统，对废水进行处理。

湿地植物具有三个间接的重要的作用:(1)显著增加微生物的附着；(2)湿地中植物可将大气氧传输至根部，使根在厌氧环境中生长；(3)增加或稳定土壤的透水性。植物通气系统可向地下部分输氧，根和根状茎向基质中输氧，因此可向根际中好氧和兼氧微生物提供良好环境。植物的数量对土壤导水性有很大影响，芦苇的根可松动土壤，死后可留下相互连通的孔道和有机物。不管土壤最初的孔隙率如何，大型植物可稳定根系的导水性相当于粗砂２~５倍。而土壤，砂，砾石基质具有:为植物提供物理支持;为各种复杂离子、化合物提供反应界面，为微生物提供附着。流动水体为动植物、微生物提供营养物质。人工湿地污水处理系统

人工湿地污水处理系统由预处理单元和人工湿地单元组成。通过合理设计可将生化需氧量(BOD5)、悬浮物(SS)、营养盐、原生动物、金属离子和其它物质处理达到二级和高级处理水平。预处理主要去除粗颗粒和降低有机负荷。构筑物包括酸化池(双层沉淀池)、化粪池、组合塘、初沉池。人工湿地单元中的流态采用推流式、阶梯进水式、回流式或综合式。按进水方式可分为水平流(HF Horizontal-flow)和垂直流(VF Vertical-Flow)。

人工湿地的基本流程：阶梯进水可避免处理床前部堵塞，使植物长势均匀，有利于后部的硝化脱氮作用;回流式可对进水进行一定的稀释，增加水中的溶解氧并减少出水中可能出现的臭味。出水回流还可促进填料床中的硝化和反硝化作用，采用低扬程水泵，通过水力喷射或跌水等方式进行充氧。综合式则一方面设置出水回流，另一方面还将进水分布至填料床的中部，以减轻填料床前端的负荷。人工湿地的运行可根据处理规模的大小进行多种方式的组合，一般有单一式、并联式、串联式和综合式等。在日常使用中，人工湿地还经常与氧化塘等进行串联组合。人工湿地污水处理系统的特点

人工湿地系统具有如下优点:(1)建造和运行费用便宜；(2)易于维护，技术含量低；(3)可进行有效可靠的废水处理；(4)可缓冲对水力和污染负荷的冲击；(5)可提供和间接提供效益，如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。

人工湿地不足之处:(1)占地面积大；(2)对生物学和水力学复杂性及重要工艺动力学参数研究不彻底；(3)易受病虫害影响。人工湿地系统在达到其最优效率时，需２~３个生长周期。人工湿地污染物的去除机理

人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物三种作用。人工湿地运行稳定后，填料表面和植物根系中生长了大量的微生物形成生物膜，废水流过时，悬浮物被填料及根系阻档截留，有机质通过生物膜的吸附及同化、异化作用而得以去除。湿地床层中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，保证了废水中的氮、磷不仅能被植物及微生物作用营养成分直接吸收，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从废水中去除，最后通过湿地基质的定期更换或植物收割使污染物最终从系统中去除。人工湿地去除污染物的范围广泛,包括N、P、SS、有机物、微量元素、病原体等。

6.1 有机物的去除

人工湿地显著特点之一是对有机物有较强的处理能力。不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤可以很快从废水中截留下来，被微小生物加以利用；可溶性有机物则可通过生物膜的吸附及微生物的代谢过程被去除。研究表明：在进水浓度较低情况下，人工湿地对BOD5的去除率可达85%~95%。COD去除率可大于80%，城市污水通过湿地处理后，出水BOD5 在10 mg/L 左右。试验还表明：不溶性BOD5(约占总BOD5 的50%左右)和COD 在进水5 m的距离内可迅速地被去除；约90%的SS 在进水10 m以内得以去除。废水中大部分有机物最终被厌养微生物转化为CO2、H2O和少量的剩余微生物残体。

6.2 氮的去除

人工湿地处理系统对氮的去除作用包括基质的吸附、过滤、沉淀以及氨的挥发、植物的吸收和微生物硝化和反硝化作用。氮是植物生长的必需元素，废水中的无机氮包括NH3-N 和NO3-N，均可以被人工湿地中的植物吸收，合成植物蛋白质，最后通过植物的收割形式从人工湿地的废水中去除。一部分NH3-N 可转化成NH3 后，以气态的形式挥发到大气中。微生物的硝化、反硝化作用对氮的去除起重要作用。根据根区法理论，人工湿地植物中根毛的输氧，根区附近湿地土壤中连续出现好氧、缺氧、厌氧状态，为自养型好氧微生物(亚硝酸菌、硝酸菌)和厌养型微生物反硝化细菌大量的存在提供了条件，使要求好氧条件的硝化反应和要求厌氧的反硝化反应可以同时完成。另外，对硝化反应有抑制作用的是NH3-N、重金属、氰化物及有机物，人工湿地对这些物质也有一定的去除作用。因此人工湿地比一般污水处理系统具有较强的氮处理效率。根据试验实测结果，人工湿地中氨化细菌、亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌数量都处于较高水平，因此人工湿地具硝化、反硝化、脱氮的良好基础和潜力。所以，人工湿地比传统活性污泥处理系统(一般无法完成反硝作用)具有更强的氮的处理能力。

6.3 磷的去除

磷和氮一样是生物的必需元素，但水体中磷又是富营养化的限制性元素，含量过高时又可造成藻类过度繁殖而成富营养化状态。废水中磷的存在形态取决于废水中磷的类型，最常见的是磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷酸盐。人工湿地对磷的去除作用包括基质的吸收和过滤、植物吸收、微生物去除及物理化学作用。基质中的吸收和过滤对无机磷的去除作用，因填料不同而存在差异，若土壤中含有较多的铁、铝氧化物，有利于生成溶解度很低的磷酸铁或磷酸铝，使土壤固磷能力大大增加;若以砾石为填料的湿地，砾石中的钙可以生成不溶性磷酸钙而从废水中沉淀。

植物吸收无机磷和吸收无机氮一样，都是在吸收同化作用下，将无机磷变成植物体的组成部分，最后通过植物收割去除。微生物对磷去除包括对磷的正常吸收和对磷的过量积累，由于人工湿地根区附近土壤中不同的含氧状态而相当于许多Ａ-Ａ-Ｏ处理单元，使某些细菌种类在厌氧条件下吸收低分子的有机物(如脂肪酸)，同时将细胞原生质中聚合磷酸盐异染粒的磷释放出来，提供必需的能量;又在好氧条件下，氧化所吸收的有机物，并提供能量，同时从废水中吸收超过其生长所需的磷，并以聚磷酸盐的形式成为微生物细胞的内含物而被贮存起来，因此人工湿地有较高的除磷效果。

由于湿地中植物光合作用光反应、暗反应交替进行，根系输氧的交替出现，以及系统内部不同区域对氧消耗量的差异，导致了系统中厌氧、好氧的交替出现，使磷的过量释放和过量积累得以完成。这是常规二级处理方式所难以满足的。人工湿地处理工艺流程

根据社会主义新农村建设的发展思路，并结合农村的排水系统现状、污水处理规模小等情况，为在降低工程投资和运行成本的同时，达到提高村中绿地建设面积，确保污水的处理达标排放，尤其是对污水中氮、磷的去除，并实现处理污水可作为农业灌溉用水，在前处理增加水解酸化池，形成“水解酸化+人工湿地”组合处理工艺。人工湿地处理污水主要工艺流程：污水→粗格栅→细格栅→沉砂池→综合调节池→水解酸化池→第一级人工湿地→第二级人工湿地→第三级人工湿地→达标排放。人工湿地技术在我国的应用研究及实例

我国在“七五”期间开始人工湿地的研究。1989年，国家环保局华南环境科研所与深圳东深供水局在深圳白泥坑建立人工湿地实验基地，占地18.9亩，处理3100 t/d的城镇综合污水，效果十分好。

1990年在北京昌平进行的自由水面流人工湿地。处理量为500t/d的生活污水和工业废水。

1990年，天津环保科研所建立11个实验单元研究芦苇湿地对城市污水的处理能力，并对水力负荷，有机负荷，停留时间及季节等与污水中主要污染物间规律进行探索。

华中农业大学李科德等采用人工模拟芦苇床处理生活污水，对其净化机理进行了研究。结果表明，芦苇根际具有较高的氧化还原电势，为好氧微生物的活动创造了有利条件。芦苇床内根际微生物数量与污染物去除率之间有明显相关性。污水中有机污染物是通过芦苇床内各种微生物协同作用去除；NH3-N主要是通过硝化反硝化连续反应去除；SS和P的去除主要通过沉淀、过滤、吸附、固结等理化作用而实现。芦苇床的优势菌属：假单胞菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属，原生动物以肾形虫居多。

中国环境科研院刘文祥在1994~1995 年，采用由漂浮植物、沉水植物、挺水植物及草滤带组成的人工湿地对控制农田径流污染进行了研究。占地1257 m2，利用低洼弃耕地改造而成。

中科院南京植物所采用人工湿地系统处理酸性铁矿废水，面积130 m2，流量0.5 m3/h，运行两个月表明：pH 由2.6 升到6.1，铜离子去除99.7%，铁离子去除99.8%，锰离子去除70.9%，运行费5~10 万元/年。

山东胶南市建设一座日处理6 万t 污水的人工湿地系统，占地1000 亩，工艺为：格栅-沉砂池-调节池-人工湿地-排海。此系统利用海边盐碱地，投资三千万元。

2005 年，浙江省长兴县在建设生态县过程中，开展农村生活污水处理示范工程项目，利用地下厌氧池及人工湿地法相结合的新型污水生态处理技术。经过处理就可以降低水中的化学需氧量，而这上面种植的美人蕉、黑麦草，根系发达、喜湿、吸收能力强，其扎根在人工沙层中，污水渗入沙层后，含氨氮的水体腐殖质、泥浆等物种被美人蕉发达的根系吸收并消耗掉。长兴县对14 个村和5 个集镇投入资金千万余元，实施了“人工湿地”处理。预计到2013 年，该县农村生活污水处理率将达到60%。

参考文献

[1]刘春常，夏汉平，简署光，等．人工湿地处理生活污水研究[J]．生态环境，2005，14(4):536-539．

[2]池金萍，安丽．农村生活污水处理实用技术新进展[J]．云南环境科学，2004，23(4):8-10．

[3]苏东辉，郑正，王勇，等．农村生活污水处理技术探讨[J]．环境科学与技术，2005，28(1):79-81．

[4]宋志文，张锡义，汤华崇，等．人工湿地污水处理技术及其发展[J]．青岛建筑工程学院学报，25(2):58-60．

[5]全向春，杨志峰，汤茜．生活污水分散处理技术的应用现状[J]．中国给水排水，2005(4)．

[6]梁祝，倪晋仁．农村生活污水处理技术与政策选择[J]．中国地质大学学报：社会科学版，2007(3)．

[7]左文涛，康苏花．人工湿地污水处理技术及其应用[A]．《河北环境科学》-华北五省市环境科学学会第十七届年会论文集[C]，2011．

[8]沈丰菊，张克强，张艳丽，等．农村生活污水无害化处理技术模式及案例分析[A]．十一五农业环境研究回顾与展望-第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C]，2011．

(本文文献格式：郑君其．人工湿地法处理农村生活污水浅析

[J]．广东化工，2012，39(8)：178-179)

[作者简介] 郑君其(1979-)，男，广东人，大专，主要研究方向是环境监测技术及环境保护工程。

第四篇：人工湿地处理生活污水推广手册

人工湿地处理生活污水推广手册

人工湿地效果图

一、公司简介

湖南清之源环保科技有限公司成立于2001年，是一家科技创新型环保企业。经营范围为：环保设备专业研发、设计、制造与销售；环保工程专项设计、专业承包与运营；生态建设和环境工程技术项目的可行性论证、技术预测、专题技术调查、工艺技术设计等技术咨询服务；水处理剂的研发与销售。公司拥有环境工程专项设计乙级资质、环保工程专业承包叁级资质、危险化学品经营许可证、环境污染治理设施运营证、安全生产许可证，为湖南省环境保护产业协会常务理事单位。公司与湖南大学、中南林业科技大学、长沙环境保护职业技术学院等高等院校建立长期的产学研合作关系。

我们将本着“用户至上”的宗旨及“重质量、讲信誉、高效率”的原则，以先进设备和雄厚的技术力量为依托，根据用户要求，量身定制，完善设计，为客户提供最优的方案和最好的服务。真诚期待社会各界的关心与指导，共创美好明天。

二、人工湿地简介

人工湿地系统水质净化技术作为一种新型生态污水净化处理方法,其基本原理是在人工湿地填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统。当污水通过湿地系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，而使水质得到净化。

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。

三、人工湿地原理

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类植物的作用。

四、人工湿地分类

人工湿地的核心技术是潜流式湿地。一般由两级湿地串联，处理单元并联组成。湿地中根据处理污染物的不同而填有不同介质，种植不同种类的净化植物。

水通过基质、植物和微生物的物理、化学和生物的途径共同完成系统的净化，对BOD、COD、TSS、TP、TN、藻类、石油类等有显著的去除效率；此外该工艺独有的流态和结构形成的良好的硝化与反硝化功能区对TN、TP、石油类的去除明显优于其他处理方式。主要包括内部构造系统、活性酶体介质系统、植物的培植与搭配系统、布水与集水系统、防堵塞技术、冬季运行技术。

潜流式人工合成湿地的形式分为垂直流潜流式人工湿地和水平流潜流式人工湿地。利用湿地中不同流态特点净化进水。经过潜流式湿地净化后的河水可达到地表水Ⅲ类标准，再通过排水系统排放。

快渗人工湿地填料系统图

垂直流潜流式人工湿地： 在垂直潜流系统中，污水由表面纵向流至床底，在纵向流的过程中污水依次经过不同的专利介质层，达到净化的目的。垂直流潜流式湿地具有完整的布水系统和集水系统，其优点是占地面积较其它形式湿地小，处理效率高，整个系统可以完全建在地下，地上可以建成绿地和配合景观规划使用。

垂直流剖面图

水平流潜流式人工湿地：是潜流式湿地的另一种形式，污水由进水口一端沿水平方向流动的过程中依次通过砂石、介质、植物根系，流向出水口一端，以达到净化目的。

水平流剖面图

沟渠型人工湿地：沟渠型湿地床包括植物系统、介质系统、收集系统。主要对雨水等面源污染进行收集处理，通过过滤、吸附、生化达到净化雨水及污水的目的。是小流域水质治理、保护的有效手段。

五、人工湿地植物种类：

1、漂浮植物：水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。

2、根茎、球茎及种子植物：睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角、薏米、芡实等。

3、挺水草本植物：芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等

4、沉水植物类型以及其它类型的植物

六、人工湿地维护与管理

1、人工湿地污水处理系统已经完工投入使用，且污水处理系统暂无生活污水接入，因此，建议后续维护期分两个阶段维护：

2、第一阶段，无生活污水接入运行管理。

（1）气温炎热，需要定期对已经完成栽种的人工湿地水生植物进行补水和浇水作业；

（2）定期检查水生植物生长状况，及时补种和修枝剪叶；

（3）水生植物初现成活，需要及时补充营养，病虫害防治，确保水生植物

能够正常新陈代谢以及水声植物根系繁衍。

3、第二阶段，有生活污水接入的运行管理：

污水湿地处理的运行管理主要包括设施管理、田间管理和水质监控3个方面。其中设施管理主要预防人为损毁，以及生活杂物倾入到人工湿地的管理。湿地管理主要是对人工湿地植物的维护。

（1）设施管理：人工湿地投入使用时，需要预防人为损毁，以及生活垃圾杂物倾倒，影响人工湿地植物生长且有碍感观；

（2）植物管理：种植和生长管理。种植后浇水保持湿度，待发芽长高后不断提高水深，以不淹没芽顶为限。为促使根系发育和主根扎深，应周期性作业。在污水湿地中，污水中含有丰富的营养素。水生植物要经历出芽、生长、孕穗、开花和茎的成熟等阶段。

（3）修枝剪叶:修剪换季节植物茎叶，修剪掉的茎叶连同吸收的营养物和其它成分从湿地中移出，促使水生植物生根和维持下生长和吸收、净化污水中污染物的作用。还要及时清理落下的残枝败叶，并平整土地，铲除凸起部分，填平沟道。

(4)病虫害防治:人工湿地是近年来全球生态环境保护的热点，它们对于生活污水净化、调节人居环境、降解多种污染物具有重要作用。但人工湿地规模小，生态平衡能力弱，易发生植物病虫害问题，特别是在湿地运行初期应注意采取相应的防治措施。

(5)水质管理：人工湿地可以对生活污水中的多种污染物具有降解作用，对人工湿地系统的进水和出水水质需要做到有序有效的管理。进水确保水量适宜，水质稳定。出水确定达到污水处理排放国家标准。

六、小结

湿地生态系统服务不仅包括为人类所提供的食物、医药及其他工农业生产的原料，更重要的是支撑与维持了地球的生命支持系统，维持生命物质的生物地球化学循环与水文循环，维持生物物种与遗传多样性，净化环境，维持大气化学的平衡与稳定。湿地具有调节区域气候的功能。湿地水分蒸发和湿地植被叶面的蒸腾作用，可使附近区域的温度降低、湿度增大、降雨量增加，对周边区域的气候具有明显的调节作用，对当地农业生产和人民生活具有良好的作用。

第五篇：生活污水人工湿地设计方案

生活污水人工湿地设计方案（初稿）

人工湿地的净化机理：

对SS：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。

对有机物：有机污染物通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。对N、P：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。

一、污水水质

（一）、作为生活污水处理的主体工程。

按照城镇生活污水水质一般范围，可认为东升镇生活污水水质状况如下：COD 250—350mg/l（项目取中间值300 mg/l，需监测核实）；BOD 150--250 mg/l（取中间值200 mg/l）；SS 200--300 mg/l（项目取中间值250 mg/l）;NH3—N 30--40 mg/l（取中间值35 mg/l），P 8--10mg/l（取最大值10 mg/l）；水量按照5000m3/d设计。

（二）、作为生活污水处理厂的后续工程。

一般镇区均需要建设二级污水处理厂，按照城镇污水处理厂的出水标准，如东升镇二级污水处理厂达标排放，则污水处理厂出水应执行广东省《水污染排放限值》(DB4426--2001)中第二时段中的二级标准：COD 60mg/l；BOD 30 mg/l；SS 30 mg/l;NH3—N 15mg/l，P 1mg/l；水量按照5000m3/d设计；作为生活污水处理厂的后续工程，人工湿地的处理压力要小得多，且水平潜流式人工湿地对氨氮的处理效果不如垂直流人工湿地，本项目暂不深入分析此项。

二、出水要求

东升镇生活污水最终出水预计进入北部排灌渠，按照《中山市水环境功能区水质保护规定》（中府［1997］115号）的功能区划，该渠符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅳ类水体要求，因此人工湿地出水应执行广东省《水污染排放限值》(DB4426--2001)中第二时段中的二级标准；为：COD 100mg/l；BOD 30 mg/l；SS 30 mg/l;NH3—N 15 mg/l，P 1 mg/l。

三、处理效率

东升镇（拟）采取以挺水植物系统为住的潜流湿地类型，根据大量的实验数据表明，在正常情况下，潜流型人工湿地污染去除率为：COD>80%；BOD 85--95%,可达到10 mg/l;；SS <20mg/l;NH3—N>60%，P>90%，农药及细菌>90%。因此东升镇生活污水流经人工湿地后，其水质为：COD<72mg/l；BOD <20 mg/l； SS <20mg/l;;NH3—N <14 mg/l，P 1 mg/l，符合广东省《水污染排放限值》(DB4426--2001)中第二时段中的二级标准。

四、处理工艺

考虑到生活污水中的污染物浓度普遍不高，预处理可不设稳定塘，只设格栅间、集水井；因SS浓度相对高，为避免发生堵塞，可置多孔管和三角堰，并定期取出填料清洗，可有效防止堵塞；工艺流程如下：

进水----格栅间----集水井----三角堰---多孔管---提升泵----水平式表面流湿地---水平潜流式湿地---出水

五、参数设计

(一)、多孔管基本参数

多孔管可采用管式五孔管（φ25×5/76），单孔孔径25mm，有效孔径76mm，可有效防止堵塞。

（二）、集水井基本参数

集水井设计规模为5000m3/d，约折合208.3m3/h，按水力停留时间HRT为1.5h计，集水井容积应为312.5 m3，考虑到集水井进水口应高于地面20—50cm，集水井初步设计为L×B×H=10m×8m×5m。

（三）、泵参数 型号 125-230C，流量237.6m3/h，两台，一用一备。扬程 7.3m, 转速 1480（r/min）, 功率 11KW，效率 74%，工作时间 24h/d。

（四）、人工湿地基本参数

1、湿地表面积的预计

计算公式：As=(Q×（lnCo－lnCe）)/(Kt×d×n)

其中As为湿地面积（m2）

Q为流量（m3/d），假定流量为5000 m3/d。

Co为进水BOD（mg/l），假定进水BOD为200mg/l。Ce为出水BOD（mg/l），假定出水BOD为20mg/l。

Kt为与温度相关的速率常数，Kt＝1.014×（1.06）（T－20），T假定为25，则Kt=1.357。

d为介质床的深度，一般从60－200cm不等，大都取100－150cm，项目取120cm。

n为介质的孔隙度，一般从10－40％不等。

表5—1 人工湿地面积计算表 孔隙度 10％ 20％ 30％ 40％

湿地面积（m2）70701 35351 23567 17675

可见，填料床孔隙度的大小对人工湿地面积的影响较大。一般项目预计介质的孔隙度为30%，则人工湿地面积约为23567 m2，其中，水平湿地面积为20167m2，垂流式湿地面积为3400 m2，2、水力停留时间计算

计算公式：t=v×ε/Q 其中 t：水力停留时间（d）

? ?? ?? v：池子的容积（m3），容积为V=23567 m2×1.2m=28202.4 m3，? ?? ?? ε：湿地孔隙度，湿地中填料的空隙所占池子容积的比值，需实验测定；本项目按30%计，? ?? ?? ?Q：平均流量（m3/d），假定流量为5000 m3/d。

则：水力停留时间（d）=1.697d=40.7h。

3、水力负荷计算 计算公式：HLR=Q/As

Q=5000 m3/d。

As=23567 m2。

则HLR=0.2122m3/ m2.d。

4、水力管道计算

计算公式V＝πR2×S＝Q/t V：流量 R：管径

S：流速，0.5m/s Q：总流量，Q=5000 m3/d。

t：停留时间，t=1.697d=40.7h。

可以计算出R=0.1474m，可用D30的水利砼管管道，也可以用D30的不锈钢管。

5、平面设计

（1）水平潜流湿地

水平表面流湿地一般长宽比约为10：1，而水平湿地面积约为20167 m2，As1=L×B=10B×B=20167 m2，B=44.91m，取45m；L约等于449.1m，取450m，As1=L×B=450m×45m。

（2）潜流湿地

潜流湿地面积约为3400 m2，可用下式计算：

AS2 = Q×(ln C0—ln Ce)/(Kt×Dn)

但由于整个湿地系统是按照整体计算，无法用BOD的初始浓度和出水浓度单独进行计算，潜流湿地床长度过长,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，L:B一般控制在1—3之间,为便于管理，潜流湿地最好与水平流湿地同宽，因此B=45m；则L=75.6m，取80m，As2=L×B=80×45=3600 m2。

6、结构设计

（1）进出水系统的布置：

湿地床的进水系统应保证配水的均匀性，一般采用多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比湿地床高出0.5m。湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求，出水区的末端的砾石填料层的底部设置穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。

（2）填料的使用：

水平表面流湿地床由两层组成，表层土层，厚0.4m，砾石层铺设厚度0.2m，总厚度0.6m；潜流湿地床由三层组成表层土层、中层砾石、下层小豆石(碎石)，钙含量在2~2.5kg/100kg为好；土层0.4m，砾石层铺设厚度0.5m。下层铺设厚度0.3m，总厚度1.2m，人工湿地填料主要组成、厚度及粒径分布见表5—2：人工湿地填料分析表

（3）潜流式湿地床的水位控制：床中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀。表5—2 人工湿地填料分析表

填料层 水平表面流湿地 潜流湿地

土壤层 石英砂，厚0.4m，粒径2—6mm 石英砂，厚0.4m，粒径2—6mm 中间层 砾石，厚0.2m，粒径5—8mm 砾石，厚0.5m，粒径5—8mm 底层 / 碎石，厚0.3m，粒径8—10mm

7、植被选择

（1）．选用原则

1.1 植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能；

筛选净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多困难。一般应选用当地或本地区天然湿地中存在的植物。

1.2 植物具有很强的生命力和旺盛的生长势；

① 抗冻、抗热能力

②抗病虫害能力

③对周围环境的适应能力

1.3 所引种的植物必须具有较强的耐污染能力；

水生植物对污水中的BOD5?COD?TN?TP主要是靠附着生长在根区表面及附近的微生物去除的，因此应选择根系比较发达，对污水承受能力强的水生植物。

1.4 植物的年生长期长

人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。

1.5 所选择的植物将不对当地的生态环境构成威胁，具有生态安全性；

1.6具有一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。

由于所处理的污水不含有毒、有害成分,可以考虑其综合利用。

(2)．配置分析

2.1根据植物类型分析 2.1.1漂浮植物

漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。

2.1.2根茎、球茎及种子植物

这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角等。2.1.3挺水草本植物类型

这类植物包括芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等，为人工湿地系统主要的植物选配品种。根据这类植物的生长特性，它们即可以搭配种植于潜流式人工湿地，也可以种植于表流式人工湿地系统中。2.1.4沉水植物类型

沉水植物一般原生于水质清洁的环境，其生长对水质要求比较高，因此沉水植物只能用作人工湿地系统中最后的强化稳定植物加以应用，以提高出水水质。2.2 原生环境分析

根据植物的原生环境分析，原生于实土环境的植物如美人蕉、芦苇、灯心草、旱伞竹、皇竹草、芦竹、薏米等，其根系生长有向土性，可配置于表面流湿地系统和潜流湿地土壤中；如水葱、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生长已经适应了无土环境，因此更适宜配置于潜流式人工湿地。2.3 养分需求分析

根据植物对养分的需求情况分析，由于潜流式人工湿地系统填料之间的空隙大，植物根系与水体养分接触的面积要较表流式人工湿地广，因此对于营养需求旺盛、植株生物量大、一年有数个萌发高峰的植物如香蒲、菖蒲、水葱、水莎草等植物适宜栽种于潜流湿地；而对于营养生长与生殖生长并存，生长缓慢，一年只有一个萌发高峰期的一些植物如芦苇、茭草等则配置于表面流湿地系统。2.4 适应力分析

一般高浓度污水主要集中在湿地工艺的前端部分。因此前端工艺部分一般选择耐污染能力强的植物，末端工艺由于污水浓度降低，可以考虑植物景观效果。表5—3 水平表面流——潜流复合型湿地植物选择及搭配表 植物类型 水平表面流型 潜流型 备注 漂浮植物 水葫芦、浮萍 水葫芦 少量 根茎、球茎 睡莲、荷花 / / 挺水植物 芦苇、美人蕉、灯心草 芦苇、菖蒲、水葱、纸莎草 主要植被 沉水植物 / / /

（3）、植被选择投资分析

本项目采用水平表面流——潜流复合型湿地系统，植被包括漂浮植物、根茎、球茎、挺水植物等，其中以挺水植物为主；植物种类包括水葫芦、浮萍、芦苇、睡莲、荷花、芦苇、美人蕉、灯心草、菖蒲、水葱、纸莎草等；其分配及投资分析如表5—4：

表5—4 水平表面流——潜流复合型湿地植物分配及投资分析表 植物 水葫芦 睡莲 荷花 芦苇 美人蕉 灯心草 纸莎草 菖蒲 水葱 数量（苗）8万 2万 2万 10万 4万 10万 1万 1万 1万 单位价格 0.05 5.0 3.0 0.35 0.9 0.25 0.6 0.3 0.3 合计（万）0.4 10 6 3.5 3.6 2.5 0.6 0.3 0.3

由以上可以看出，湿地植被需投资27.2万左右（浮萍可就地获得，未计入总成本）。

六、管理及劳动定员

（一）、管理重点

1、配水问题，潜流方便；

2、潜流湿地考虑砌隔墙，使流态接近理想推流；

3、通风问题；

4、回流，各个构筑物最好能设回流管，以免检修时能排空池体中的水；

5、污水管没有90度弯头，用45度斜管接，污水里面杂质多，以让污水排的更流畅；

6、及时清洗填料，严格防止潜流堵塞；

7、及时收割填料上的植被。

（二）、劳动定员

由于人工湿地相对污水处理厂管理方便，运营成本大幅度下降，劳动定员可初定为3人（1000元/月.人）即可。

七、工程数量

挖方：Q11=L×B×H=450m×45m×0.9m+80m×45m×1.5m=23625 m3；

填方：Q12 =80m×45m×1.2m+450m×45m×0.6m=16470 m3；

道路 Q13=L×B×H=（530×2+45×2）m×6m×0.4m=2760 m3；

集水井 Q14=L×B×H=10m×8m×5m=400 m3；

出水井 Q15=L×B×H=10m×8m×4m=320m3；

基质（混凝土）：Q16 =L×B×H=530m×45m×0.3m=7155 m3；

工程量为Q=Q11+ Q12+ Q13+ Q14+ Q15 =43575 m3；Q16为底层基质（防渗层）。

八、主要经济指标

工程总投资448.6万元，其组成如下：

植被：27.2万；

土方：43575 m3×40元/立方（计机械）=174.3万；

基质（混凝土）: 7155 m3×200元/ m3=143.1万；

设备安装及人工：（174.3+143.1）×25%=79.4万；

运输费用：（174.3+143.1+27.2）×1%=3.4万；

工程管理费用：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）×2.5%=10.6万；

不可预见费用：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）×2.5%=10.6万.由以上可以得知：

人工湿地单位水量投资 897.2元/ m3

单位水用电量 0.0528千瓦时/ m3

单位水量正常运营成本 0.0628元/立方=0.0428元/ m3+0.02元/ m3