㈠ 濕地處理廢水的研究現狀
煤礦山排出的廢水和煤矸石滲出液，含硫量較高。根據大峪溝礦區的實際情況，即使採用綜合一體化處理方法，出水的除硫效果並不明顯，水中SO2－4仍高達1994.21～2144.06mg/L。雖然現有的《煤炭工業污染物排放標准》(GB20426—2006)對SO2－4的排放濃度沒有明確限制，但高硫酸鹽水對大峪溝的地下水和涼水泉水庫的水質仍有嚴重影響。
目前，去除水中SO2－4的方法主要有中和法、反滲透膜法、生物化學處理法和濕地法。前幾種運行費用高，效果不一，有的還存在二次污染或技術不夠完善等問題，更多地採用廉價、清潔的處理方法，即利用濕地除硫。
一般而言，煤礦開采尤其是井工開采都需疏排地下水，在地表形成小溪或小河進入窪地，形成濕地。濕地具有顯著的生態功能，能夠起到凈化水質，調節空氣濕度、溫度，繁衍各種濕生-水生植物，改善人居環境的作用。據調研，目前煤礦山濕地生態功能常常被忽視，要麼棄置不用要麼受損嚴重。本次研究的目的是試圖利用礦區排水形成的濕地解決終端外排水的去硫問題，使之資源化，可以說是前述綜合一體化處理方案的最終一個環節，同時也是解決煤礦山濕地生態修復和濕地生態利用的專門性課題。
利用人工濕地去除水中硫酸根的研究仍處於探索階段，人工濕地屬於人工構築物的范疇，通常的做法是建幾個處理池，池內鋪蓋底泥並種植植物，依靠植物、底泥等要素的作用達到去硫效果;煤礦山濕地顯然不屬於上述的人工濕地，有關煤礦山濕地的生態功能、除污能力的研究，目前還比較少見。據國內外的相關文獻，人工濕地脫硫效果相差較大，有的可以達91.9%，有的為53%，甚至有的去除率幾乎為零。究其原因，主要是濕地規模、水質、氣候、底泥和水生植被的差異。所以在對煤礦山濕地進行研究時，必須查明生態地質的基本條件。
人工濕地是人對自然濕地系統的模擬，利用生態的方法來去除污染物，以達到凈化污水的目的，它利用自然生態系統中的物理、化學和生物三者的協同作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對污水的高效凈化(彭超英等，2000)。實踐表明，與其他處理污水的方法相比，人工濕地系統具有高效率、低投資、低運行費、低維護技術、基本不耗電即「一高三低一不」的特點(丁疆華等，2000)。自1974年第一個用於污水處理的人工濕地系統在西德建成以來，因其優越的性能，使它獲得較快的發展(劉自蓮等，2005)。20世紀80年代從歐洲到美洲、澳洲等地區和國家都廣泛開展了這方面的研究工作。目前，在美國有600多處人工濕地工程用於處理市政、工業和農業廢水;在丹麥、德國、英國等國至少有200處人工濕地(主要為地下潛流濕地)系統在運行，紐西蘭也有80多處人工濕地系統投入使用(李麗等，2007)。而且大量的監測表明，濕地凈化污水的效果是顯而易見的。例如，Knight(2000)等對1300多條已報道的數據進行分析，人工濕地對飼養家畜排放水的凈化效率平均為:BOD5，65%;TSS，53%;NH4—N，48%;TN，42%和TP，42%。來自美國環保機構的資料庫資料顯示出了更高的處理效率，BOD5，TSS，TN，NH4—N，NO3—N和TP分別高達95%、88%、67%、61%、72%和76%(Braskerud等，2002)。
我國的濕地研究起步較晚。從「七五」時期開始試驗，取得了人工濕地工藝特徵、技術要點和工程參數等研究成果(胡康萍等，1991)。20世紀90年代以來，我國對人工濕地的研究發現燈心草、香蒲等植物在人工濕地中凈化污水能達到國家二、三級地面水標准，人工濕地可以廣泛應用於工業廢水處理、農業水處理、雨水處理等。在研究利用人工濕地生態系統去除水體中藻類方面，說明人工濕地系統在污水深度處理或減少水體富營養化、抑制藻類生長等方面也具有特色。全國數十個城市開展人工濕地研究，很多已投入生產;已有不少城市建立了蘆葦人工濕地污水處理系統。這些系統運行以來，產生了良好的經濟和社會效益，為我國環境保護做出了貢獻。廣東韶關市鉛鋅礦廢水治理，在人工濕地中種植香蒲的研究表明(陽承勝等，2000)，利用香蒲凈化含鉛、鋅工業廢水的效果非常好，COD、SS、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分別為92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%，水質得到明顯改善，主要污染物TSS、Pb、Zn、Cu和Cd等均達到排放標准。此外，人工濕地在處理鐵礦酸性廢水的試驗結果表明(唐述虞，1996)，酸水pH值由2.6升高到6.1;銅離子、鐵離子和錳離子去除率分別為99.7%、99.8%、70.9%。在利用濕地去除廢水中常見的硫酸根離子方面，通過查閱國內外文獻發現，前人的研究尚不充分，而且在不多的文獻報道中，脫硫效果相差很大。研究資料表明，經生化預處理的紡織廢水在經過濕地前後SO2－4由1235mg/L變為1244mg/L，去除率幾乎為零(尹軍等，2004);美國佛羅里達州的Hidden River雨水濕地處理系統的SO2－4去除率達到53%(王世和等，2007);另有研究表明，畜禽舍污水經過濕地後，硫化物的降解率可達88.3%(汪植三等，1995);在對濕地凈化養豬場豬糞水的研究時發現，SO2－4去除率達到91.9%(劉開容等，1997);國外學者研究認為，人工濕地對生活污水中無機硫的去除率可達95%(Buisma 等，1990)。
在濕地設計方面，國外學者通過示蹤劑實驗發現，在同樣的濕地面積下，填料深度為0.45m的濕地系統的BOD去除效果比深度為0.3m的濕地系統去除效果稍好(George，2000)。美國環保局在關於構建濕地處理市政廢水的手冊中認為，潛流濕地進水區域水深一般為0.4m，基質深度應比水深深0.1m，即系統總體深度為0.5m(USEPA，2000)。國內有學者研究了20cm、40cm、60cm三個水深條件下COD的去除率，發現水深為60cm時，即使運行的水力負荷較高(433.3cm/d)，COD的去除率仍然可達84.9%(王世和等，2003)。另有研究發現，進水負荷的增大引起水力停留時間和出水速率的下降，不利於污水的凈化處理。但另一方面，進水負荷太小又不能充分發揮濕地的凈化潛力，因此濕地系統都存在一個較佳的進水負荷(吳振斌等，2001)。研究表明，低流速和高水力停留時間(HRT)對有機物和TSS(總懸浮固體)有較好的去除作用，過高的HRT會增加人工濕地水分的蒸騰作用。鑒於濕地植物在處理廢水中有機物和重金屬的重要作用，目前國外對人工濕地的植物選擇研究不斷深入，總的來看一般有三種植物較為常用，為風車草、蘆葦和香蒲(Ciria等，2005; Karathanasis 等，2003)。國外有學者研究了人工濕地處理系統中八種植物對污染物的去除效果，發現香蒲的去除能力最強(Klomjek，2005)。國內人工濕地系統植物的應用情況和國外基本相同，在研究香蒲、美人蕉、燈心草、蘆葦、營蒲、茭白和黃花鶯尾這七種武漢地區常見濕地植物對生活污水的處理效果時，發現其中香蒲、美人蕉、黃花鶯尾、茭白和營蒲的處理效果相對較好(魯敏等，2004)。風車草、香根草、香蒲、蘆葦和燈心草是國內人工濕地應用比較多的植物(靖元孝等，2002;廖新梯，2002;成水平等，1997;王全金等，2004)。
通過以上總結，可以發現，目前針對濕地處理廢水的研究和應用在國內外均是一個熱點問題，取得了一定的理論和實踐成果，但是，由於濕地作為一個特殊的生態系統有其自身的復雜性，加之廢水類型的復雜多樣，具體的情況千差萬別，所以，在利用濕地凈化廢水特別是煤礦山廢水方面，還有著諸多問題亟待解決，可以說還在「摸著石頭過河」。目前國內外對於濕地凈化污染物能力的評估，多是根據溶質平衡的原理，將濕地進水口與出水口的溶質量相減，認為其結果就是濕地的凈化能力。這種評價方法有許多弊端，一是必須依賴於長期、大量的監測數據作為基礎，二是不能給出較為准確的單位面積的凈化效率數據，三是只能在濕地建成後進行評估，而想要更科學地進行濕地設計，在建設之前就必須對濕地凈化能力進行合理的預測。目前，國內外的濕地設計往往多著眼於水力學參數和化學指標，對於影響凈化效果的關鍵因素例如植物、底泥等涉及較少，特別是缺少對濕地各要素研究成果的綜合分析，現有的很多研究，實際上，或是將濕地看做是常有植物，鋪有底泥的「反應釜」，或是僅從植物、化學等單一學科角度出發來研究濕地凈化這種多學科問題。
另外，國內外的研究雖已證明了濕地處理廢水的有效性和實用性，然而多數研究都注重於濕地對廢水中氮、磷、pH值和金屬離子去除的研究，很少有針對酸性廢水中含量相當高的硫酸根離子去除情況的研究。高硫廢水是工業生產特別是煤礦開采中大量產生的一類污染，在利用濕地來去除水中的硫酸根離子方面，國內外研究不多，並且所得的結論也是差異較大。造成這一現象的原因是，前人所研究的各個濕地的環境，包括氣候、底泥、面積、植物種類、數量等，以及所排放廢水的性質包括水量、pH值、硫酸根濃度、COD、BOD5等都差異較大。因此，在對具體某處濕地進行研究時，應該實地展開調查取樣，來評價該處濕地對SO2－4的去除作用。從根本上說，正是由於對濕地生態系統結構的生態地質學研究不夠，才導致了濕地凈化廢水研究方面的欠缺，使其功能沒有得到充分發揮。
㈡ 濕地工程在污水處理中的應用
一、工程地點
項目區位於吉林省梨樹縣污水處理廠西側小南河流域，起始點為污水處理廠中水通過圓涵流入小南河處，樁號為0+000，末端為小南河與招蘇台河匯合處，樁號3+700。
二、工程設計
（一）工程總體布置
以污水處理廠出口進入梨樹小南河為工程起點，樁號為0+000，末端為與招蘇台河匯合處，樁號為3+700，面積共316000m2作為人工表流濕地的建設面積，共分級修建20座溢流堰。
（二）工藝選取
人工濕地技術是一種基於自然生態原理，充分利用人工介質中的
微生物、植物根系以及介質所具有的物理、化學特性，將污水凈化的一種復合工藝。根據濕地內污水的流動狀態，人工濕地又劃分為表面流濕地和潛流濕地。表面流人工濕地在生態構造和外觀上都類似於天然濕地，但去污的效果要優於自然濕地。潛流濕地的人工布水系統位於濕地的表面，使水流在濕地表面以下運行，根據水流的方向，又可以把潛流濕地分為水平潛流和垂直潛流濕地兩類。
1、表脊坦面流人工濕地
表面流人工濕地這種類型的人工扮野豎濕地和自然濕地類似，污水從濕地表面流過。在流動的過程中廢水得到凈化。水深一般0.3～0.5米，水流呈推流式前進。污水從入口以一定速度緩慢流過濕地表面，部分污水或蒸發或滲入地下。近水面部分為好氧層，較深部分及底部通常為厭氧層。表面流人工濕地中氧的來源主要靠水體表面擴散、植物根系的傳輸和植物的光合作用，但傳輸能力十分有限。
2、潛流人工濕地
目前在實際應用中，潛流濕地由於在處理效果具有較大優勢，已成為人工濕地主要的應用模式，而在潛流濕地中根據水流方式的不同，又可分為水平潛流型和垂直潛流型兩種濕地模式。早期國際上應用的人工濕地污水處理系統大部分為水平潛流人工濕地，但是隨著垂直潛流系統在污染物的去除和佔地小等方面優勢逐漸得到認識，尤其是對污水中有機物和氮具有更高的凈化效果，垂直潛流人工濕地在國內外都開始迅速的發展。
人工濕地水質深度凈化系統的各類工藝的特點對比如表7-1所示。
綜合考慮本項目處理規模、水質特點、運行穩定、管理簡單、景觀審美、場地特徵、氣候、投資、建設方要求等，綜合各方面的因素，本次設計選擇表流人工濕地工藝。
（三）人工濕地工藝流程
表面流人工濕地的去除機理如下：
1）稀釋作用；2）沉澱和絮凝作用、流速降低、生物分泌物，自然沉澱，絮凝沉澱發生；3）好氧微生物的代謝作用4）厭氧微生物的作用5）生物的作用6）水生維管束植物的作用
為了保證人工濕地水質凈化系統的運行穩定性，由梨樹縣污水處理廠進入人工濕地的水體水質必須保證符合入水標准即執行一級A排放標准。工程將梨樹縣污水處理廠的污水引至小南河人工濕地進行水質凈化，最後流入招蘇台河水域。
（四）人工濕地相關水力參數計算
在人工濕地的設計過程中，確定濕地的水力污染負荷是最重要步
驟之一，同時也關繫到人工濕地未來處理效果的關鍵因素。本次工程設計方法主要利用濕地水文動力學基本原理，由進出水水質和總體水量平衡進行系統的水力負荷與停留時間等水力參數，然後計算出所需土地面積和污染物負荷量，同時結合住房和城鄉建設部《人工濕地污水處理技術導則》RISN-TG006-2009 和環境保護部《人工濕地污水處理工程技術規范》（HJ 2005-2010）相關標准要求選取合適的設計參數。
1、表面水力負荷
指每平米人工濕地在單位時間所能接納的污水量。
式中，qhs—表面水力負荷，m3/（d.m2）；Q—日處理量，m3/d；A—濕地面積，m2。本項目中，Q=30000m3/d，A=316000m2，因此qhs=0.095m3/（d.m2）。
根據國家標准《人工濕地污水處理工程技術規范》HJ 2005-2010 要求，表面流人工濕地qhs控制范圍應為<0.1，本次設計面積滿足表面水力負荷要求。
2、表面有機負荷
指每平方米人工濕地在單位時間去除的五日生化需氧量。
式中：qos—表面有機負荷，kg/（m2·d）；Q—人工濕地設計水量，m3/d；C0—人工濕地進水BOD5濃度，mg/L；C1—人工濕地出水BOD5濃度，mg/L；A—人工濕地面積，m2。
本項目中，Q=30000m3/d；C0=10mg/L（一級A）；C1=10mg/L（地表Ⅴ類水），故表面有機廳大負荷不需計算，滿足要求；
3、水力停留時間
指污水在人工濕地內的平均駐留時間。
式中：t—水力停留時間，d；V—人工濕地基質在自然狀態下的體積，包括基質實體及其開口、閉口孔隙，m3；Q—人工濕地設計水量m3/d；本項目中，據計算可知，V=316000×0.7×1=221200m3，Q=30000 m3，因此t=7.4d，滿足國家標准《人工濕地污水處理工程技術規范》HJ 2005-2010要求（4～8d）。
經過上述計算，本工程無論從表面水力負荷、表面有機負荷及水利停留時間上均滿足達到地表Ⅴ類水標准需要的指標。
三、結論
通過對表流濕地的水處理效果進行分析， 分析結果見下表。
從以上數據可看出，本項目人工濕地建成以後，運轉後，每天將大量減少污染物的排放量，對保護周邊地區的環境和降低水體的污染負荷將起到良好的作用。
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㈢ 人工濕地去污機理要點是什麼
用人工濕地(Constructed wetland)來處理城市污水是發達國家近十年來才興起的生態處理法，它是為處理污水而人為地在有一定長寬比和底面坡度的窪地上用土壤和填料(如礫石等)混合組成填料床，使污水在床體的填料縫隙中流動或在床體表面流動，並在床體表面種植具有性能好，成活率高，抗水性強，生長周期長，美觀及具有經濟價值的水生植物(如蘆葦，蒲草等)形成一個獨特的動植物生態體系。
人工濕地去除的污染物范圍廣泛，包括N ，P ，SS ，有機物，微量元素，病原體等。有關研究結果表明，在進水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除率可達85％――95％，COD去除率可達80％以上，處理出水中BOD5的濃度在10mg/l左右，SS小於20mg/l。(2)廢水中大部分有機物作為異樣微生物的有機養分，最終被轉化為微生物體及CO2 ，H2O。
人工濕地面積可視情況而言，可在市郊結合部，也可在污水處理廠出水的附近建造。一些人工濕地屬預處理型，在那些目前還不具備建造污水處理廠的城鄉結合部建造人工濕地，將生活污水排入，利用所種植物對其進行處理，然後再排入自然水系，保護水體；還有些濕地屬於加強型，在污水處理廠附近建造人工濕地，將污水處理廠處理過的水引入，再經過人工濕地的加強處理，提高其水質，然後排入自然水系，作為其補充水源。
人工濕地的分類
根據濕地中主要植物形式人工濕地可分為：1、浮游植物系統； 2、挺水植物系統；3、沉水植物系統。其中沉水植物系統還處於實驗室研究階段，其主要應用領域在於初級處理和二級處理後的精處理。浮游植物主要用於N ，P去除和提高傳統穩定塘效率。目前一般所指人工濕地系統都是指挺水植物系統。挺水植物系統根據廢水流經的方式，可分為表面流濕地(SFW)、潛流濕地(SSFW)、立式流濕地(VFW)。(3)表面流濕地和立式流濕地因環境條件差(易孳生蚊蟲)，處理效果受氣溫影響較大以及對基建要求較高，現多不再採用。故人工濕地大部分採用潛流式濕地系統。
人工濕地在國外研究應用發展
自西德1974年首次建造人工濕地以來，各種不同的濕地在世界各地已被用來處理大量不同的廢水。1996年9月在奧地利維也納召開的第四次國際研討會，標志著人工濕地作為一種獨具特色的新型廢水處理技術已經正式進入水污染控制領域。
自由表面流濕地在歐洲發展緩慢。瑞典1994年在Wittgren建一座處理6500PE，佔地22公頃的自由表面流濕地。在北美約200座濕地處理系統有2/3是自由表面流濕地，其中一半又是自然濕地。自然濕地的大小從1―1000公頃，其中一半在10－100公頃。
人工自然表面流濕地通常較小，60％小於10公頃。自然濕地水力負荷小於人工濕地。系統水深范圍5－90cm，30－40cm較普及。最常用的預處理是兼性或好氧塘，表明許多濕地系統用於現行塘系統的精處理。(4)地下潛流系統在歐洲應用較多，有幾百座。在丹麥，德國，英國等國家都至少有200個系統在運行。此技術還在快速發展，特別是在一些東歐國家。絕大多數系統種植有蘆葦，也有種植其它濕地植物的。
在德國大多數系統介質是土壤，人們認為根的生長和蘆葦根區會增加和穩定導水性，但幾乎所有土壤系統都遇到表面斷流問題。為保證潛流，英國和北美絕大多數採用礫石床。雖有些礫石床也堵塞，但主要是由於預處理不足。在歐洲此類系統趨向對近1000PE的鄉村級社區進行二級處理；北美則趨向更多人口的高級處理。在澳大利亞和南非則用於處理各類廢水。
美國EPA目前正在開發北美人工濕地資料庫，地方資料庫在其它國家已存在，為減少重復勞動和改良經驗濕地設計方法，所有這些濕地都應通過公共資料庫使世界各地的工程師和科技人員能夠獲得。這樣的資料庫可減少建設低效濕地的風險。兩種濕地的設計指南現已出版，但改良工作仍然需要，有必要更細致的研究不同地區特徵和運行數據以便在將來的建設中提供更合理的參數。豎流濕地在歐洲許多地方投入運行已有幾十年。豎流系統至今未廣泛使用是因為其需要更細致的建設和介質選擇。
最近國際會議上有幾篇文章對豎流系統評價很高，目前世界上科技工作者正投入大量精力以改良人工濕地技術。潛流系統的處理效率可通過選擇豎流系統，採用間歇負荷和合理選擇介質而獲得提高，還可引入一些傳統處理技術的理論，如迴流。此外，不僅對豎流系統，對所有人工濕地系統都需深入研究以改良優化工程設計參數，還需對系統的長期運行能力和管理問題進行研究。人工濕地不僅可用於城市和各種工業廢水的二級處理，還可用於高級處理中的精處理和對農田徑流的處理。在有些情況下，人工濕地可能是唯一使用的技術。
出自http://info.ep.hc360.com/zt/rgsd/index.shtml
參考資料：http://info.ep.hc360.com/zt/rgsd/index.shtml
㈣ 濕地生態系統是怎樣用於污水處理的
人工濕復地技術是
20
世紀
70
年代末發制展起來的一種新型的污水生態處理新技術
,
其特點是投資少、效率高、抗沖擊、處理效果穩定、運行費用低、維護方便和景觀生態相容
性好。目前已被用於處理各種類型的廢水
,
如居民生活污水、養殖廢水、酸性礦排水、暴雨
徑流、
面源污染控制以及河流、
湖泊濕地恢復和重建
,
同時在城市市政工程建設中發揮作用。
一般認為
,
人工濕地是通過植物
-
土壤
-
微生物的綜合作用實現對污染物去除的
,
其中微生物
是對污染物進行吸收和降解的主要生物群體和承擔者
,
微生物在濕地基質中與其他動物和植
物共生體的相互關系往往起著核心作用。在人工濕地系統凈化污水過程中
,
基質中的微生物
起到十分重要的作用
,
一方面它們既是生態系統中的重要組成部分
,
另一方面又是有機污染
物去除的積極分解者
,
它們的組成以及功能的發揮將直接影響人工濕地的凈化效果。
㈤ 人工濕地處理工業廢水的工藝設計
1工藝設計
1.1工藝流程
工藝的選擇直接關繫到處理出水的水質指標能否穩定可靠的達到處理要求、運行管理是否方便、建設費用和運行費用是否節省，以及佔地和能耗指標的高低，因此，工藝方案的選擇非常關鍵。項目濕地的進水水質具備以下特徵：
(1)廢水進入人工濕地前，預先經過芬頓工藝處理，有機污染物大部分被分解，剩餘部分難分解的高分子有機物；
(2)廢水中含有一定鹽度(主要為鐵鹽、硫酸鹽與氯鹽)，約1%~2%；(3)水質波動大，進水水質的氨氮指標有較大浮動，最高氨氮可達120mg/L；水中磷以元素磷、正磷酸鹽、縮合磷酸鹽、焦磷酸鹽、偏磷酸鹽和有機團結合的磷酸鹽等形式存在，而項目進水以除正磷酸鹽外的形式為主，不利於植物吸收。因此，工藝的選擇應根據水質、水量、設計出水要求、以及當地的溫度、工程地質等因素綜合考慮。具體工程的選擇原則為：
(1)工藝選擇保證合理性、先進性和成熟性的有機結合，確保處理後的污水再生水達到排放標准，無二次污染；
(2)在出水達標的前提下，盡可能採用節能、高效的處理設備，降低建設投資和運行費用；
(3)工程操作、運行與維護管理簡單、方便，設備運行性能可靠；本設計方案選定的工藝為「提升泵池+垂直流人工濕地+景觀水池」。項目廢水通過一系列環保處理工藝處理至濕地進水標准後排入清液緩存池中均質，緩存池設有氨氮在線分析儀以及COD在線監測儀，對水質中的COD指標與氨氮指標進行實時監測。當進水水質滿足濕地進水要求時，則PLC進行「模式一」的進水方案(正常運營)，清液緩存池內的水泵將廢水動力提升至高效垂直流人工濕地中，同時經砂石填料的過濾、特殊填料的吸附作用、濕地植物的吸收以及微生物的分解作用後，水中污染物得到去除，出水由底部集水管道輸送至景觀池中，與景觀池連接的管道末端設置可調節式管接，根據實際運行需要調整人工濕地的好氧—厭氧比重，進而微調微生物的硝化、反硝化作用，對污水中氨氮、硝態氮進行針對性控制，達到污水的高效效率處理。景觀池出水通過管道輸送至指定排放點中計量排放。當進水水質超出濕地進水要求時，則PLC進行「模式二」的進水方案(事故運營)。當末端氨氮在線檢測設備檢測水質超過設定值時，自動開啟應急吸附閥，同時關閉總排水閥，污水通過應急循環水泵，將污水抽至I級應急吸附池與II級應急吸附池中進行處理，凈化後的水進入排放池中，經操作員檢測合格後排放；當末端COD在線檢測設備檢測水質超過設定值時，或氨氮與COD同時超標時，只開啟內循環閥，同時關閉總排水閥，應急循環水泵將超標水質抽至高效垂直流人工濕地布水主管中，由配水支管與配水電動閥進行脈沖配水，實現污水循環不外排，直至末端在線檢測設備合格後恢復正常運行狀態。出水達到目標水質標准後排放。
1.2主要構築物設計參數
污水通過管道流入提升泵池，再進入垂直流人工濕地系統，通過均勻布水，植物吸收分解、濕地凈化後，出水最終流入景觀水池，實現處理流程的完結。
1.2.1提升泵池及泵房
1.2.1.1提升泵池
設計流量：Q=900m3/d，數量：1座，有效水深：h=4.0m，有效容積：V=150m3，結構：鋼砼。
1.2.1.2進水泵房
設計流量：900m3/d，數量：1座，尺寸：平面尺寸為7×5m。其中，提升泵的Q=20m3/h，H=8m，N=4kW，共3台(兩用一備)。
1.2.2垂直流人工濕地
垂直流人工濕地系統水質凈化技術是一種生態工程處理技術，是人工濕地的一種類型，其基本原理是在一定的填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個人工濕地生態系統，當待處理的污水以垂直潛流的方式通過濕地處理系統時，污水中的污染物質和營養物質被系統吸收或分解，最終使水質得到凈化[4-7]。設計參數方面，垂直流人工濕地面積為4064m2，濕地高度設計為1.6m，濕地內填料層高度設計為1.5m。
1.2.3景觀水池
設計流量：900m3/d，數量：1座，有效水深：1.0m，池體尺寸：r=4.5m，結構：鋼混，其他：種植部分挺水植物、沉水植物，以增強景觀效果。
2垂直流人工濕地系統設計
2.1填料及微生物菌種
本工程所選用填料主要為不同的砂礫級配，填料厚度1.5m，從上至下依次為50cm厚粒徑0~5mm砂石填料層(包括10cm的特殊填料)，30cm厚特殊填料層，40cm厚粒徑10~30mm砂石填料層，30cm厚粒徑20~40mm碎石填料層。特殊填料由活性炭與沸石按比例混合而成，為濕地長效運行，活性炭與沸石配比設定為25%：75%。為增強特殊填料對COD、NH4+-N的去除作用，將特殊填料分兩部分，其中0.3m鋪設在原來的位置，包裹植物根系，0.1m鋪設在上層布水管管溝中。由於人工濕地對TP去除效果一般，為增加人工濕地對TP的去除效果，可在碎石層中混合鋪設0.1m石灰石。與此同時，在垂直流濕地系統中添加高效微生物菌種，利用復合微生物進行污染環境治理是近幾年才發展起來的新型污染治理技術[8-10]。它以處理工藝簡單，對污染位點的干擾、破壞小、污染物降解速度快、降解徹底、不易造成二次污染等優勢被認為是一項很有希望、很有前途的水污染治理技術。本項目中所用高效微生物菌種主要由含銅綠假單胞菌、施氏假單胞菌、海洋假單胞菌、糞產鹼菌、脫氮副球菌、地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌等。其中既有分解性細菌，又有合成性細菌，既有厭氧菌、兼性菌，又有好氧菌，是一個多種菌共存的生物集合。高效微生物菌種主要用於人工濕地投加，菌種的投加可加快菌群形成速度和污水處理效率，同時菌種的投加還可優化微生物群落，強化處理效果。
2.2防滲設計
人工濕地在安裝工作時也需做好嚴格的防滲處理，達到雙保險的目的。按照《人工濕地污水處理工程技術規范》(HJ2005-2010)，人工濕地底部和側面應進行防滲處理，防滲層的滲透系數不低於10~8m/s。本項目垂直流人工濕地的防滲層也按此規范進行，具體做法為修築好濕地池體後，鋪設垃圾填埋場專用光面HDPE防滲膜(厚度1.0mm)。
2.3配水管與運行
為了保證濕地系統布水均勻，人工濕地劃分成21個配水單元，每個配水單元約200m2。本次900m3/d規模的尾水治理工程的工藝管道由兩部分組成，上層布水管道與下層集水管道。通過水泵將清液儲存池的原水動力提升至垂直流人工濕地，進入布水區域後東西向分成2條，最終由蝶閥控制每個配水單元的穿孔管進行布水。
2.3.1上層布水管設計
尾水由項目進水動力系統通過DN80PE主管輸送至高效垂直流人工濕地後，東西向分為2條DN80PE布水主管，布水干管(DN65，PE材質)與主管垂直相接，主管兩側干管各設一控制閥門，干管兩側對稱駁接DN40PE穿孔管，向各濕地單元均勻布水。穿孔管間距2.0m，管孔φ5mm，孔間間距200mm，採用熱熔連接。不同管徑使用轉接頭進行變換連接。
2.3.2垂直流人工濕地下層集水管設計
在濕地床體中間位置設置集水管，集水主管採用管徑為DN150PE管，穿孔集水干管採用管徑為DN100PE管，斜向下30°雙側間隔開孔，穿孔集水管間距16m。出水收集後匯入景觀池中，在景觀池中的集水主管向上蔓延，向上蔓延的長度可進行手動調節，最終引至排放渠內計量排放。每個人工濕地下層管道均設置有通氣管，用於消除濕地內部負壓，提高配水下滲速度。
2.3.3管道閥門的選用及布置
閥門選用首先掌握介質的性能、流量特性，以及溫度、壓力、流速、流量等性能，然後，結合工藝、操作、安全諸因素，選用相應類型、結構形式、型號規格的閥門。本項目垂直流人工濕地配水系統中，需要對進水進行調節，結合閥門的特點及本項目的需要，選擇蝶閥作為進水調節閥，通過蝶閥的圓盤控制管道污水的開關。首先在濕地進水主管上調壓閥、安裝手動蝶閥、電動蝶閥和電磁流量計，其次在濕地進水管以及布水干管上安裝水表、手動蝶閥和電動蝶閥。應急事故管道以及最終排水管道(均為PE管)各安裝一個手動蝶閥和電動蝶閥。
2.4植物設計
設計種植植物與廠區環境相協調，重點選擇去污能力較高並且具有一定的耐鹽能力的植物品種。種植方式為分區種植，具體分區和造型根據周圍景觀情況布置，以保證與整體景觀協調一致。
2.4.1設計原則
根據污水性質及當地氣候、地理實際狀況以及相關文獻的論證結果，選擇適宜的水生植物，才能建立良好的填料—植物系統，保證良好的凈化效果。濕地水生植物的選擇原則如下：
(1)能適應當地生長的植物或天然濕地原存的優勢種。
(2)根據處理對象即污水的特性選擇適宜的植物；如多年生的蘆葦、風車草、花葉蘆荻等去除BOD5、N、P的效率高。這些植物根系發達，根狀莖粗壯，形成不定芽，是微生物棲息生長的良好介質，在根區能形成巨大的生物量，具有強大的凈化能力。一些維管組織的莖、根狀莖具有發達的呈海綿狀空腔組織，氧氣能通過這些空腔利用葉從大氣中將氧輸送至根部，這樣其根區恰如一個好氧反應區，具有生物膜法的凈化功能。
(3)多種植物混植或串聯種植，發揮各自優點，提高系統的總體凈化能力。
(4)景觀效果好，能美化環境，為戶外休閑娛樂提供良好的環境。
2.4.2濕地植物選擇
通過試驗及查閱相關文獻，篩選對高鹽廢水有較高適應性的人工濕地植物，得出蘆葦、花葉蘆荻和香根草長勢最好；蜘蛛蘭、風車草、檉柳長勢一般；紅樹林類植物、鳶尾、紙莎草、千屈菜和水蔥長勢較差，因此，蘆葦、花葉蘆荻和香根草為高鹽廢水濕地項目的主要植物用於大面積栽植，而蜘蛛蘭、風車草、檉柳可作為次要植物，可小面積種植。紅樹林類植物、鳶尾、紙莎草、千屈菜和水蔥長勢較差，將不予以考慮。
3結論
經過工藝設計的分析，人工濕地系統處理工業廢水尾水具有一定的可行性，且可以實現高標准排放。進水主要特徵為低COD、低氨氮，高鹽度，水質波動較大，有機污染物以難降解的高分子化合物為主。進水滿足一定標准後，經過人工濕地系統處理後，出水主要指標可以達到《地表水環境質量標准》(GB3838-2002)IV類標准。
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㈥ 敘述人工濕地凈化廢水的原理
人工濕地由填料、植物、微生物、藻類等幾種基本成分構成。
人工濕地具有獨特而復雜的凈化機理，利用基質——微生物——植物復合生態系統的物理、化學和生物的三重協調作用，通過過濾、吸附、沉澱、離子交換、
植物吸收和微生物分解來實現對廢水的高效凈化。同時，通過營養物質和水分的生物地球化學循環，促進綠色植物生長並使其增產，實現廢水的資源化和無害化。
人工濕地系統是在一定長寬比及底面有坡度的窪地中，由土壤和填料(如卵石等)混合組成填料床，污水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動，或在床體表面
流動。在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高的水生植物(如蘆葦、鳳眼蓮等)，形成一個獨特的動植物生態環境，來對污水進行處理。人工濕地可以促進污
水的循環和再生，使污水中所含污染物質以作物生產的形式再利用或直接去除。污水中大部分有機物作為異養微生物的有機養分，最終被轉化為微生物體及CO2、
H2O。污水中的不溶性有機物通過濕地的沉澱、過濾作用，可以很快地被截留進而被微生物利用；污水中可溶性有機物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生
物代謝降解過程而被分解去除。隨著處理過程的不斷進行，濕地床中的微生物也繁殖生長，通過對濕地床填料的定期更換及對濕地植物的收割而將新生的有機體從系
統中去除。
㈦ 人工濕地在中水回用中的應用研究
下面是中達咨詢給大家帶來關於人工濕地在中水回用中的應用研究，以供參考。
0引言
我國是一個嚴重缺水的國家，人均水資源量僅為2238.6m3，排在世界第109位，只相當於世界人均佔有量的1/4，屬於水資源脆弱國，是世界人均水資源極少的13個貧水國之一。在全國669個城市中，有110個嚴重缺水，日缺水量1600萬m3，每年因缺水造成工業產值損失2300多億元。生活用水的人均使用量為50-300L/d，其中直接飲用或食用以滿足生理需求的消耗量僅佔5L/d左右，其餘大部分的水主要用於洗滌、沖廁等衛生目的，使用後會攜帶多種污染物。
為了解決我國日益突出的水資源供需矛盾，主要從兩個方面著手解決：一方面需要節約利用有限的水資源，另一方面則更應積極推進污水的回收利用技術，走水資源利用的可持續發展道路。中水回用技術正是符合這一目標的技術，並且它有著投資省、見效快、運營成本低等特點。
1中水與中水回用
1.1中水的定義
中水（reclaimedwater）主要是指城市污水或生活污水經處理後達到一定的水質標准、可在一定范圍內重復使用的非飲用雜排水，其水質介於上水與下水之間，是水資源有效利用的一種形式。
現實生活中，中水回用具有很強的經濟優勢，美國曾經拿城市污水和海水作比較，前者含0.1％污染物，而後者則含有3.5％的溶解鹽，還有大量的有機物質，因而採用海水淡化獲取水源的基建費和單位成本都超過污水回用的費用。由於回用水一般是就近採用，所以較新鮮水的長途管道運輸而言，成本較低，同時城市污水經二級處理後回用，相應也就減少了向水域的排放量，帶來了可觀的環境效益，這些環境效益和經濟效益是統一的。
實踐表明，水回用在技術上、經濟上都是可行的，已成為一些缺水國家和地區解決水危機的有效途徑，具有重大的經濟效益、社會效益和環境效益。美國有357個城市實現了污水處理後再利用；日本從20世紀60年代起一直大力研究和推廣城市回用和中水技術，廣泛供給工廠、企業和居民小區「中水道」沖洗廁所及雜用；南非在1986年建成了世界上第一座城市污水「再生水」廠，用作城市自來水的補充水源。
1.2中水回用水源
中水的水源較廣，但對建築中水而言，其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、廚房排水和廁所排水等。若考慮到處理費用和處理的難易程度，對其選用的先後順序一般為：沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、廁所排水。在進行建築中水系統的設計時，應根據實際情況，集流一種或多種排水作為中水水源，常見組合有以下幾種情況：①空調系統排水、盥洗排水和沐浴排水等，其污染程度較輕，稱為優質雜排水，在設計時應優先選擇其作為中水水源；②沖廁以外的生活排水組合，其污染程度中等，稱為雜排水；③所有生活排水的總稱，其污染程度最重，稱為生活污水，由於其處理費用較高，且難處理，所以在設計時應盡量不採用其作為中水水源。就目前情況來看，我國現有的建築中水回用系統採用的水源幾乎都是優質雜排水或雜排水。
1.3中水回用處理方式
目前，我國城市污水深度處理或三級處理已在應用的工藝有混凝、沉澱、過濾等常規工藝，微絮凝過濾法以及生物接觸氧化後纖維球過濾，生物炭過濾等方法。我國傳統的污水回用方法歸納有如下幾種：
(1)污水經二級處理後，出水直接回用。
(2)污水經二級處理後，再經過濾，供用水單位回用。
(3)污水經二級處理後，再經混凝、沉澱、過濾後回用。
(4)污水經二級處理後，經混合、沉澱、過濾、活性炭吸附後回用。
(5)污水經二級處理後，經改造A／O法混凝、沉澱、過濾後回用。
但是傳統污水回用方式存在著處理設施差，運行成本較高，處理效果與處理量受限等缺點。所以需要尋找一種更經濟、節能的處理方式。
2人工濕地
2.1人工濕地的定義
人工濕地（constructedwetland）是一詞最早是由澳大利亞的Mackney於1904年提出的，是指人工建造和監督控制的、工程化的沼澤地[1]．但真正為污水處理目的而建造的濕地直到20世紀70年代才開展起來，「人工濕地」或類似的術語也在此時才開始相繼問世．1989年美國著名的濕地研究、設計與管理專家Hammer等人將人工濕地定義為：一個為了人類的利用和利益，通過模擬自然濕地，人為設計與建造的由飽和基質、挺水與沉水植物、動物和水成的復合體（complex）．但是我國的夏漢平[4]認為此定義存在不必要的重復，且尚不完全他認為人工濕地是指通過模擬天然濕地的結構與功能，選擇一定的地理位置與地形，根據人
們的需要人為設計與建造的濕地．
2.2人工濕地的分類
根據植物的存在狀態，人工濕地主要分為三種類型：浮水植物系統，沉水植物系統，
挺水植物系統[28]。
其中，浮水植物系統有一些潛在的缺點。一方面在此系統中的植物為一種或少數幾種，易受到短時間內部分或全部植物死亡，造成災害性事件損害；另一方面，因為去除營養物和維持植物最佳生長率而進行的收割，然而這些植物含水量一般高於95%，收割後需要干化，干化後的植物仍需要處理。所以，造成了此系統不能廣泛的應用。而沉水植物系統目前主要處於試驗階段，該系統水生植物完全淹沒於水中，系統中的水的濁度不能太高，否則會影響植物的光合作用。因此，此系統適用於處理二級出水的高級處理。
挺水植物系統主要以挺水植物為主，植物根系發達，可通過根系向基質送氧，使基質中形成多個好氧、兼性厭氧、厭氧小區，利於多種微生物繁殖，便於污染物的多途徑降解，目前人工濕地主要指挺水植物系統。按污水在濕地流動的方式不同可分為表面流濕地，潛流濕地和垂直流濕地．
⑴表面流人工濕地(SurfaceFlowWetlands縮寫為SFW)：污水在濕地表面漫流，形成一層地表水流並從地表流出．它與自然濕地最為接近，絕大部分有機物的去除是由生長在植物水下的莖、桿上的生物膜來完成．這種類型的人工濕地具有投資少、操作簡單、運行費用低等優點．
這種濕地不能充分利用填料及豐富的植物根系，夏季容易滋生蚊蠅，產臭味，冬季在寒冷地區易發生表面結冰影響處理效果，衛生條件亦不行，故設計中一般不採用．
⑵潛流人工濕地(SubsurfaceFlowWetlands縮寫為SSFW)：污水經配水系統在濕地的一端均勻進入填料床植物的根區，在濕地床內部流動，凈化的出水由濕地末端集水管收集後排出．水在濕地內部流動時，可充分利用填料表面及植物根繫上生物膜及其它各種作用處理污水．與表面流人工濕地相比，水平潛流人工濕地的水力負荷大，對BOD、COD、SS、重金屬等污染指標的去除效果好，而且很少有惡臭和孳生蚊蠅現象．目前，水平潛流人工濕地已被美國、日本、澳大利亞、德國、瑞典、英國、荷蘭和挪威等國廣泛使用．這種類型人工濕地的缺點是控制相對復雜，脫P、除N的效果不如垂直流人工濕地．
⑶垂直流人工濕地(VerticalFlowWetlands縮寫VFW)污水流動綜合了SFW和SSFW的特點，水流在填料床中呈由上而下的垂直流，出水由底部的集水管收集後排出，垂直流人工濕地的硝化能力高於上述兩種人工濕地，可用於處理氨氮較高的污水．其缺點是對有機物的處理能力不如潛流人工濕地系統，落干或淹水時間較長，控制相對較復雜，夏季有孳生蚊蠅的象．同樣地，其在目前應用的領域里也較少．
3人工濕地在中水回用中的實例及分析
3.1人工濕地單一使用
人工濕地可以作為單一的處理工藝，作為中水回用的主要處理工藝，處理污水並將污水回用。高校校園用水具有水量大、用水集中且排水水質優於居民用戶等特點，並且隨著高校的發展，高效區域呈現出區域集中化，且許多高校比鄰而建。因此，從排水收集、回用處理和中水等環節上高校校園適合建立中水回用系統，具有現實的意義和迫切性並行的。
以四川大學望江校區為例，學生宿舍用水量約占校園總用水量的37%，其中盥洗用水約為22.2%，將盥洗廢水作為中水原水，根據水量平衡，已滿足中水的需求量。根據校園的區域面積、景觀建設，採用人工濕地處理系統作為中水處理工藝，使廢水達到回用標准。
小區中水處理系統是目前中國應用較廣泛的中水處理方案。一方面，以小區為處理單位、小區及鄰近地區的優質雜排水為中水水源，經集中處理，使水質達到可回用標准，返回小區使用。其優點是比較方便、靈活，可根據自身條件實施建設方案。另一方面，一般的屋面雨水指標大多都超過了生活雜用水水質標准，必須進行處理才能利用。通過人工濕地處理屋面雨水，用於小區綠化方面等用水。
高效垂直流人工濕地技術在深圳市梅苑小區生活污水處理中的應用。整個污水處理系統景觀效果良好，與小區內其它環境相協調；出水水質良好，達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920-2020）中綠化用水水質標准，可作為小區的綠化用水，節約了自來水使用量；運行費用較低，其運行費用為0.35元/m2左右，而自來水綠化費用為2.7元/m2，創造了良好的經濟效益；並且人工濕地可小規模就近處理生活污水，節省了污水運輸費用，減輕了污水處理廠的壓力。不僅如此，濕地植物選擇了具有良好景觀效果的挺水植物，多種植物雜種，形成花圃氛圍。
但是小區建立污水回用有一定的限制條件，小區建設必須要求統一規劃，建築物集中建設，管道單獨鋪設等方面。由於小區居住較集中，局部人口數量相對較密集，還要考慮景觀問題以及在處理污水的同時不會產生惡臭氣味的氣體，影響人們的正常生活。
3.2人工濕地組合使用
不僅將人工濕地單獨地使用作為中水回用的處理工藝，也可以作為中水回用組合處理工藝中的一部分。駐南京某部營區污水的綜合整治，為保證處理效果，同時結合地形條件，設計了「接觸氧化+生物滴濾池+潛流人工濕地+氧化塘」的組合處理工藝，處理此營區低濃度生活污水。考察了此組合工藝在冬季及人工濕地未種植植物的條件下，對低濃度污水有良好的凈化效果，出水水質滿足《城市污水再生利用景觀環境用水水質》（GB/T18921—2002）和《城鎮污水處理廠污染物排放標准》（GB18918—2002）一級A標准要求。
葉亞玲等研究了DAF+人工濕地組合處理中小城鎮生活污水，研究結果表明，出水水質達到《城市污水處理廠污染物排放標准》（GB18918-2002）的一級A標准。並且人工濕地種植沼澤植物，可增大綠化面積，美化環境，為人們提供了貼近自然、享受自然的休閑場所。並且污水可進一步凈化，滿足回用要求，進行灌溉綠地或作物，獲得污水處理與資源化的最佳效益。
有些農村地區為了節省成本，利用當地地形落差的特點，可以優先採用不需能耗的人工濕地處理技術。重慶大學羅固源等將蚯蚓引入污水土地處理系統，構建了新型生態污水處理技術，研究結果表明：蚯蚓的活動提高了土地處理系統的供氧速率有利於好氧微生物對污水的快速凈化，蚯蚓和微生物協同「作戰」可以提高原有污水土地處理系統的運行效率，蚯蚓的挖掘作用及蚓糞的堆積可以實現土壤的快速改良。據此，可在人工濕地的土層養殖蚯蚓，將會大大改善人工濕地的處理效果。另外，根據當地地形落差採用合建式污水處理系統，池體採用磚混結構，可減小佔地面積，節約成本。
3.3人工濕地作為深度處理使用
對於大城市來講，由於污水處理廠規模都較大。可將污水廠的二級處理污水根據回用水水質要求進一步處理，然後再通過輸配水管網進行回用。這種方式技術設備要求高，建設規模較大，便於統一管理運行，能夠適應城市發展的需求，有一定的規模效益，是污水資源回用的發展趨勢。
人工濕地污水處理系統可將作為廢水二級處理後的深度處理，保證污水回用的質量。
廣州市流溪河沿岸某地區是一個集會議、旅遊、度假為一體的多功能風景區。該地區內流溪河水系發達，水量充沛。流溪河為廣州市主要飲用水源，年流量在12-30億m3之間，且水質較好，沿河受到較好的保護。根據該地區的特點，設計時考慮經過污水處理廠常規二級處理後，經過濕地系統自然凈化，最終收集到人工蓄水湖回收利用，實現污水零排放。
由於此污水經過曝氣生物濾池處理後的污水污染物含量已經很低，再經過人工濕地處理系統
的進一步深度凈化，出水可以達到地表水環境標准
4結論
目前，中水回用技術雖然得到了一定的重視，並應用在一些城市和地區的區域范圍內，但是奇還存在著一些問題有待於解決。例如，我國城市污水處理效率低，直接影響了我國中水回用地全面啟動。除此以外，我國自來水水價過低，造成了水資源嚴重的浪費，也使中水回用缺乏市場競爭力。對於中水回用宣傳力度的不足，也是影響我國中水回用大力發展的主要原因之一。
針對上述在中水中所存在的問題，提出解決了一些解決方案。
⑴我國城市污水處理效率低，尤其是在中小城鎮，其中經濟問題是重要的制約因素之一，然而選擇適合的中水回用處理工藝尤為重要。例如，人工濕地對於地域面積較大，所處理的污水濃度不高較適用，不僅如此，人工濕地污水處理技術還有一定的經濟效益與環境效益，可以美化城市，擴大綠地面積，並且有的濕地植物具有一定的觀賞作用。
⑵加大對中水回用的宣傳力度，使人們更多地了解我國水資源目前的現狀，認識到我國水資源短缺的緊迫性，意識到中水回用的重要性。
⑶制定合理的水費制度。將使中水的水費低於自來水的水費，並且收取一定的污染排放費用，制定合理的獎罰制度，並在完善的監管制度下，進行監督。
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