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研究领域

人工湿地设计原理







人工湿地概念





人工湿地(constructed wetland)是人工设计与建造的,由饱和基质、水生植被、动物和水体组成的复合体。

 




 






人工湿地的构建





人工湿地的一般工艺流程包括预处理、水生植物池和集水排水3大部分,如:原污水→格栅→污水集水池→植物池A→植物池B→集水池→回用或排放水体,其中起主要净化作用的是水生植物池。


根据污染物组分的不同和主要污染物的含量,来构建不同类型的人工湿地;选择适宜的填充基质、水生植物、水力停留时间和水力负荷度等,来提高不同人工湿地净化污染水的效果。

 








人工湿地的类型





根据污水在湿地床中流动的方式,可将人工湿地分为3 种类型:垂直流人工湿地、潜流式人工湿地和表面流人工湿地


垂直流人工湿地

主要用于处理氨氮含量高的污水,污水从湿地表面纵向流向填料床的底部;具有较强的去除有机物和氮的能力,且有很高的稳定性及抗冲击负荷能力。

 

潜流式人工湿地

由一个或多个填料床组成,污水从一端水平流过填料床到另一端。处理过程中减少了臭气的散发和臭味的产生,用于处理生活污水、工业废水、医疗废水、暴雨径流、矿山废水、石油开采废水、垃圾场渗滤液等污水,但潜流式人工湿地容易发生堵塞现象。

 

表面流人工湿地

水力路径以地表推流为主,在污处理过程中,主要是通过植物茎叶的拦截、土壤的吸附过滤和污染物的自然沉降来达到去除污染物的目的。表面流人工湿地的去污能力高于天然湿地处理系统,但与垂直流、潜流式人工湿地相比,其去污效果相对较差。

 

 

✎. 3 种水流方式的人工湿地的结构特点






人工湿地的基质




目前,用于人工湿地的基质主要有石块、砾石、砂粒、细砂、砂土和土壤,还有矿渣、煤渣和活性炭等。这些基质可以为微生物的生长提供稳定的依附表面。


除此之外,基质还可以为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质,当这些营养物质通过污水流经人工湿地时,基质通过一些物理、化学途径(如吸附、吸收、过滤、络合反应和离子交换等)净化污水中的氮、磷等营养物质及其他污染物。

 


✎.去除不同特征污染物的主要基质及其去除机理






人工湿地的植物种类选择




最常选用的人工湿地植物种类是灯心草、香蒲和芦苇。在温度低的情况下,香蒲和芦苇间隔种植对人工湿地去除污染物更为有利。


垂直流人工湿地:莎草、灯心草和香菇草;

表面流人工湿地:荇菜、水鳖、慈姑、大薸、芡实、茭白、黑三棱;

潜流式人工湿地:泽泻和千屈菜。


具有较强净化能力的植物:芦苇、千屈菜、美人蕉、风车草、水葱、再力花和花叶美人蕉;

具有中等净化能力的植物:菖蒲、芦竹、香蒲和梭鱼草;

具有较弱净化能力的植物:鸢尾、野芋、灯心草、葱兰、泽泻和花菖蒲。


在不同的地域用相同的湿地植物对同一种污染物的净化效果是不同的,要因地制宜,寻找适合本地自然环境的湿地植物。

 







人工湿地处理污水的应用




人工湿地以其建设运营成本低、去污能力强、使用寿命长、工艺简单、组合多样化等优势,近年来在世界各地得到了广泛的应用。其应用范围主要集中在褐煤热解、油砂废水、矿山废水、奶品加工、食品工业、造纸废水、烃类废水和垃圾场渗滤液净化处理等方面。



 

图丨网络  整理丨小井官

参考丨《人工湿地的构建与应用_张清

 

 


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