㈠ 湿地处理废水的研究现状
煤矿山排出的废水和煤矸石渗出液，含硫量较高。根据大峪沟矿区的实际情况，即使采用综合一体化处理方法，出水的除硫效果并不明显，水中SO2－4仍高达1994.21～2144.06mg/L。虽然现有的《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426—2006)对SO2－4的排放浓度没有明确限制，但高硫酸盐水对大峪沟的地下水和凉水泉水库的水质仍有严重影响。
目前，去除水中SO2－4的方法主要有中和法、反渗透膜法、生物化学处理法和湿地法。前几种运行费用高，效果不一，有的还存在二次污染或技术不够完善等问题，更多地采用廉价、清洁的处理方法，即利用湿地除硫。
一般而言，煤矿开采尤其是井工开采都需疏排地下水，在地表形成小溪或小河进入洼地，形成湿地。湿地具有显著的生态功能，能够起到净化水质，调节空气湿度、温度，繁衍各种湿生-水生植物，改善人居环境的作用。据调研，目前煤矿山湿地生态功能常常被忽视，要么弃置不用要么受损严重。本次研究的目的是试图利用矿区排水形成的湿地解决终端外排水的去硫问题，使之资源化，可以说是前述综合一体化处理方案的最终一个环节，同时也是解决煤矿山湿地生态修复和湿地生态利用的专门性课题。
利用人工湿地去除水中硫酸根的研究仍处于探索阶段，人工湿地属于人工构筑物的范畴，通常的做法是建几个处理池，池内铺盖底泥并种植植物，依靠植物、底泥等要素的作用达到去硫效果;煤矿山湿地显然不属于上述的人工湿地，有关煤矿山湿地的生态功能、除污能力的研究，目前还比较少见。据国内外的相关文献，人工湿地脱硫效果相差较大，有的可以达91.9%，有的为53%，甚至有的去除率几乎为零。究其原因，主要是湿地规模、水质、气候、底泥和水生植被的差异。所以在对煤矿山湿地进行研究时，必须查明生态地质的基本条件。
人工湿地是人对自然湿地系统的模拟，利用生态的方法来去除污染物，以达到净化污水的目的，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物三者的协同作用，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(彭超英等，2000)。实践表明，与其他处理污水的方法相比，人工湿地系统具有高效率、低投资、低运行费、低维护技术、基本不耗电即“一高三低一不”的特点(丁疆华等，2000)。自1974年第一个用于污水处理的人工湿地系统在西德建成以来，因其优越的性能，使它获得较快的发展(刘自莲等，2005)。20世纪80年代从欧洲到美洲、澳洲等地区和国家都广泛开展了这方面的研究工作。目前，在美国有600多处人工湿地工程用于处理市政、工业和农业废水;在丹麦、德国、英国等国至少有200处人工湿地(主要为地下潜流湿地)系统在运行，新西兰也有80多处人工湿地系统投入使用(李丽等，2007)。而且大量的监测表明，湿地净化污水的效果是显而易见的。例如，Knight(2000)等对1300多条已报道的数据进行分析，人工湿地对饲养家畜排放水的净化效率平均为:BOD5，65%;TSS，53%;NH4—N，48%;TN，42%和TP，42%。来自美国环保机构的数据库资料显示出了更高的处理效率，BOD5，TSS，TN，NH4—N，NO3—N和TP分别高达95%、88%、67%、61%、72%和76%(Braskerud等，2002)。
我国的湿地研究起步较晚。从“七五”时期开始试验，取得了人工湿地工艺特征、技术要点和工程参数等研究成果(胡康萍等，1991)。20世纪90年代以来，我国对人工湿地的研究发现灯心草、香蒲等植物在人工湿地中净化污水能达到国家二、三级地面水标准，人工湿地可以广泛应用于工业废水处理、农业水处理、雨水处理等。在研究利用人工湿地生态系统去除水体中藻类方面，说明人工湿地系统在污水深度处理或减少水体富营养化、抑制藻类生长等方面也具有特色。全国数十个城市开展人工湿地研究，很多已投入生产;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。广东韶关市铅锌矿废水治理，在人工湿地中种植香蒲的研究表明(阳承胜等，2000)，利用香蒲净化含铅、锌工业废水的效果非常好，COD、SS、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分别为92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%，水质得到明显改善，主要污染物TSS、Pb、Zn、Cu和Cd等均达到排放标准。此外，人工湿地在处理铁矿酸性废水的试验结果表明(唐述虞，1996)，酸水pH值由2.6升高到6.1;铜离子、铁离子和锰离子去除率分别为99.7%、99.8%、70.9%。在利用湿地去除废水中常见的硫酸根离子方面，通过查阅国内外文献发现，前人的研究尚不充分，而且在不多的文献报道中，脱硫效果相差很大。研究资料表明，经生化预处理的纺织废水在经过湿地前后SO2－4由1235mg/L变为1244mg/L，去除率几乎为零(尹军等，2004);美国佛罗里达州的Hidden River雨水湿地处理系统的SO2－4去除率达到53%(王世和等，2007);另有研究表明，畜禽舍污水经过湿地后，硫化物的降解率可达88.3%(汪植三等，1995);在对湿地净化养猪场猪粪水的研究时发现，SO2－4去除率达到91.9%(刘开容等，1997);国外学者研究认为，人工湿地对生活污水中无机硫的去除率可达95%(Buisma 等，1990)。
在湿地设计方面，国外学者通过示踪剂实验发现，在同样的湿地面积下，填料深度为0.45m的湿地系统的BOD去除效果比深度为0.3m的湿地系统去除效果稍好(George，2000)。美国环保局在关于构建湿地处理市政废水的手册中认为，潜流湿地进水区域水深一般为0.4m，基质深度应比水深深0.1m，即系统总体深度为0.5m(USEPA，2000)。国内有学者研究了20cm、40cm、60cm三个水深条件下COD的去除率，发现水深为60cm时，即使运行的水力负荷较高(433.3cm/d)，COD的去除率仍然可达84.9%(王世和等，2003)。另有研究发现，进水负荷的增大引起水力停留时间和出水速率的下降，不利于污水的净化处理。但另一方面，进水负荷太小又不能充分发挥湿地的净化潜力，因此湿地系统都存在一个较佳的进水负荷(吴振斌等，2001)。研究表明，低流速和高水力停留时间(HRT)对有机物和TSS(总悬浮固体)有较好的去除作用，过高的HRT会增加人工湿地水分的蒸腾作用。鉴于湿地植物在处理废水中有机物和重金属的重要作用，目前国外对人工湿地的植物选择研究不断深入，总的来看一般有三种植物较为常用，为风车草、芦苇和香蒲(Ciria等，2005; Karathanasis 等，2003)。国外有学者研究了人工湿地处理系统中八种植物对污染物的去除效果，发现香蒲的去除能力最强(Klomjek，2005)。国内人工湿地系统植物的应用情况和国外基本相同，在研究香蒲、美人蕉、灯心草、芦苇、营蒲、茭白和黄花莺尾这七种武汉地区常见湿地植物对生活污水的处理效果时，发现其中香蒲、美人蕉、黄花莺尾、茭白和营蒲的处理效果相对较好(鲁敏等，2004)。风车草、香根草、香蒲、芦苇和灯心草是国内人工湿地应用比较多的植物(靖元孝等，2002;廖新梯，2002;成水平等，1997;王全金等，2004)。
通过以上总结，可以发现，目前针对湿地处理废水的研究和应用在国内外均是一个热点问题，取得了一定的理论和实践成果，但是，由于湿地作为一个特殊的生态系统有其自身的复杂性，加之废水类型的复杂多样，具体的情况千差万别，所以，在利用湿地净化废水特别是煤矿山废水方面，还有着诸多问题亟待解决，可以说还在“摸着石头过河”。目前国内外对于湿地净化污染物能力的评估，多是根据溶质平衡的原理，将湿地进水口与出水口的溶质量相减，认为其结果就是湿地的净化能力。这种评价方法有许多弊端，一是必须依赖于长期、大量的监测数据作为基础，二是不能给出较为准确的单位面积的净化效率数据，三是只能在湿地建成后进行评估，而想要更科学地进行湿地设计，在建设之前就必须对湿地净化能力进行合理的预测。目前，国内外的湿地设计往往多着眼于水力学参数和化学指标，对于影响净化效果的关键因素例如植物、底泥等涉及较少，特别是缺少对湿地各要素研究成果的综合分析，现有的很多研究，实际上，或是将湿地看做是常有植物，铺有底泥的“反应釜”，或是仅从植物、化学等单一学科角度出发来研究湿地净化这种多学科问题。
另外，国内外的研究虽已证明了湿地处理废水的有效性和实用性，然而多数研究都注重于湿地对废水中氮、磷、pH值和金属离子去除的研究，很少有针对酸性废水中含量相当高的硫酸根离子去除情况的研究。高硫废水是工业生产特别是煤矿开采中大量产生的一类污染，在利用湿地来去除水中的硫酸根离子方面，国内外研究不多，并且所得的结论也是差异较大。造成这一现象的原因是，前人所研究的各个湿地的环境，包括气候、底泥、面积、植物种类、数量等，以及所排放废水的性质包括水量、pH值、硫酸根浓度、COD、BOD5等都差异较大。因此，在对具体某处湿地进行研究时，应该实地展开调查取样，来评价该处湿地对SO2－4的去除作用。从根本上说，正是由于对湿地生态系统结构的生态地质学研究不够，才导致了湿地净化废水研究方面的欠缺，使其功能没有得到充分发挥。
㈡ 湿地工程在污水处理中的应用
一、工程地点
项目区位于吉林省梨树县污水处理厂西侧小南河流域，起始点为污水处理厂中水通过圆涵流入小南河处，桩号为0+000，末端为小南河与招苏台河汇合处，桩号3+700。
二、工程设计
（一）工程总体布置
以污水处理厂出口进入梨树小南河为工程起点，桩号为0+000，末端为与招苏台河汇合处，桩号为3+700，面积共316000m2作为人工表流湿地的建设面积，共分级修建20座溢流堰。
（二）工艺选取
人工湿地技术是一种基于自然生态原理，充分利用人工介质中的
微生物、植物根系以及介质所具有的物理、化学特性，将污水净化的一种复合工艺。根据湿地内污水的流动状态，人工湿地又划分为表面流湿地和潜流湿地。表面流人工湿地在生态构造和外观上都类似于天然湿地，但去污的效果要优于自然湿地。潜流湿地的人工布水系统位于湿地的表面，使水流在湿地表面以下运行，根据水流的方向，又可以把潜流湿地分为水平潜流和垂直潜流湿地两类。
1、表脊坦面流人工湿地
表面流人工湿地这种类型的人工扮野竖湿地和自然湿地类似，污水从湿地表面流过。在流动的过程中废水得到净化。水深一般0.3～0.5米，水流呈推流式前进。污水从入口以一定速度缓慢流过湿地表面，部分污水或蒸发或渗入地下。近水面部分为好氧层，较深部分及底部通常为厌氧层。表面流人工湿地中氧的来源主要靠水体表面扩散、植物根系的传输和植物的光合作用，但传输能力十分有限。
2、潜流人工湿地
目前在实际应用中，潜流湿地由于在处理效果具有较大优势，已成为人工湿地主要的应用模式，而在潜流湿地中根据水流方式的不同，又可分为水平潜流型和垂直潜流型两种湿地模式。早期国际上应用的人工湿地污水处理系统大部分为水平潜流人工湿地，但是随着垂直潜流系统在污染物的去除和占地小等方面优势逐渐得到认识，尤其是对污水中有机物和氮具有更高的净化效果，垂直潜流人工湿地在国内外都开始迅速的发展。
人工湿地水质深度净化系统的各类工艺的特点对比如表7-1所示。
综合考虑本项目处理规模、水质特点、运行稳定、管理简单、景观审美、场地特征、气候、投资、建设方要求等，综合各方面的因素，本次设计选择表流人工湿地工艺。
（三）人工湿地工艺流程
表面流人工湿地的去除机理如下：
1）稀释作用；2）沉淀和絮凝作用、流速降低、生物分泌物，自然沉淀，絮凝沉淀发生；3）好氧微生物的代谢作用4）厌氧微生物的作用5）生物的作用6）水生维管束植物的作用
为了保证人工湿地水质净化系统的运行稳定性，由梨树县污水处理厂进入人工湿地的水体水质必须保证符合入水标准即执行一级A排放标准。工程将梨树县污水处理厂的污水引至小南河人工湿地进行水质净化，最后流入招苏台河水域。
（四）人工湿地相关水力参数计算
在人工湿地的设计过程中，确定湿地的水力污染负荷是最重要步
骤之一，同时也关系到人工湿地未来处理效果的关键因素。本次工程设计方法主要利用湿地水文动力学基本原理，由进出水水质和总体水量平衡进行系统的水力负荷与停留时间等水力参数，然后计算出所需土地面积和污染物负荷量，同时结合住房和城乡建设部《人工湿地污水处理技术导则》RISN-TG006-2009 和环境保护部《人工湿地污水处理工程技术规范》（HJ 2005-2010）相关标准要求选取合适的设计参数。
1、表面水力负荷
指每平米人工湿地在单位时间所能接纳的污水量。
式中，qhs—表面水力负荷，m3/（d.m2）；Q—日处理量，m3/d；A—湿地面积，m2。本项目中，Q=30000m3/d，A=316000m2，因此qhs=0.095m3/（d.m2）。
根据国家标准《人工湿地污水处理工程技术规范》HJ 2005-2010 要求，表面流人工湿地qhs控制范围应为<0.1，本次设计面积满足表面水力负荷要求。
2、表面有机负荷
指每平方米人工湿地在单位时间去除的五日生化需氧量。
式中：qos—表面有机负荷，kg/（m2·d）；Q—人工湿地设计水量，m3/d；C0—人工湿地进水BOD5浓度，mg/L；C1—人工湿地出水BOD5浓度，mg/L；A—人工湿地面积，m2。
本项目中，Q=30000m3/d；C0=10mg/L（一级A）；C1=10mg/L（地表Ⅴ类水），故表面有机厅大负荷不需计算，满足要求；
3、水力停留时间
指污水在人工湿地内的平均驻留时间。
式中：t—水力停留时间，d；V—人工湿地基质在自然状态下的体积，包括基质实体及其开口、闭口孔隙，m3；Q—人工湿地设计水量m3/d；本项目中，据计算可知，V=316000×0.7×1=221200m3，Q=30000 m3，因此t=7.4d，满足国家标准《人工湿地污水处理工程技术规范》HJ 2005-2010要求（4～8d）。
经过上述计算，本工程无论从表面水力负荷、表面有机负荷及水利停留时间上均满足达到地表Ⅴ类水标准需要的指标。
三、结论
通过对表流湿地的水处理效果进行分析， 分析结果见下表。
从以上数据可看出，本项目人工湿地建成以后，运转后，每天将大量减少污染物的排放量，对保护周边地区的环境和降低水体的污染负荷将起到良好的作用。
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㈢ 人工湿地去污机理要点是什么
用人工湿地(Constructed wetland)来处理城市污水是发达国家近十年来才兴起的生态处理法，它是为处理污水而人为地在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料(如砾石等)混合组成填料床，使污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体系。
人工湿地去除的污染物范围广泛，包括N ，P ，SS ，有机物，微量元素，病原体等。有关研究结果表明，在进水浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达85％――95％，COD去除率可达80％以上，处理出水中BOD5的浓度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。(2)废水中大部分有机物作为异样微生物的有机养分，最终被转化为微生物体及CO2 ，H2O。
人工湿地面积可视情况而言，可在市郊结合部，也可在污水处理厂出水的附近建造。一些人工湿地属预处理型，在那些目前还不具备建造污水处理厂的城乡结合部建造人工湿地，将生活污水排入，利用所种植物对其进行处理，然后再排入自然水系，保护水体；还有些湿地属于加强型，在污水处理厂附近建造人工湿地，将污水处理厂处理过的水引入，再经过人工湿地的加强处理，提高其水质，然后排入自然水系，作为其补充水源。
人工湿地的分类
根据湿地中主要植物形式人工湿地可分为：1、浮游植物系统； 2、挺水植物系统；3、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精处理。浮游植物主要用于N ，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。挺水植物系统根据废水流经的方式，可分为表面流湿地(SFW)、潜流湿地(SSFW)、立式流湿地(VFW)。(3)表面流湿地和立式流湿地因环境条件差(易孳生蚊虫)，处理效果受气温影响较大以及对基建要求较高，现多不再采用。故人工湿地大部分采用潜流式湿地系统。
人工湿地在国外研究应用发展
自西德1974年首次建造人工湿地以来，各种不同的湿地在世界各地已被用来处理大量不同的废水。1996年9月在奥地利维也纳召开的第四次国际研讨会，标志着人工湿地作为一种独具特色的新型废水处理技术已经正式进入水污染控制领域。
自由表面流湿地在欧洲发展缓慢。瑞典1994年在Wittgren建一座处理6500PE，占地22公顷的自由表面流湿地。在北美约200座湿地处理系统有2/3是自由表面流湿地，其中一半又是自然湿地。自然湿地的大小从1―1000公顷，其中一半在10－100公顷。
人工自然表面流湿地通常较小，60％小于10公顷。自然湿地水力负荷小于人工湿地。系统水深范围5－90cm，30－40cm较普及。最常用的预处理是兼性或好氧塘，表明许多湿地系统用于现行塘系统的精处理。(4)地下潜流系统在欧洲应用较多，有几百座。在丹麦，德国，英国等国家都至少有200个系统在运行。此技术还在快速发展，特别是在一些东欧国家。绝大多数系统种植有芦苇，也有种植其它湿地植物的。
在德国大多数系统介质是土壤，人们认为根的生长和芦苇根区会增加和稳定导水性，但几乎所有土壤系统都遇到表面断流问题。为保证潜流，英国和北美绝大多数采用砾石床。虽有些砾石床也堵塞，但主要是由于预处理不足。在欧洲此类系统趋向对近1000PE的乡村级社区进行二级处理；北美则趋向更多人口的高级处理。在澳大利亚和南非则用于处理各类废水。
美国EPA目前正在开发北美人工湿地数据库，地方数据库在其它国家已存在，为减少重复劳动和改良经验湿地设计方法，所有这些湿地都应通过公共数据库使世界各地的工程师和科技人员能够获得。这样的数据库可减少建设低效湿地的风险。两种湿地的设计指南现已出版，但改良工作仍然需要，有必要更细致的研究不同地区特征和运行数据以便在将来的建设中提供更合理的参数。竖流湿地在欧洲许多地方投入运行已有几十年。竖流系统至今未广泛使用是因为其需要更细致的建设和介质选择。
最近国际会议上有几篇文章对竖流系统评价很高，目前世界上科技工作者正投入大量精力以改良人工湿地技术。潜流系统的处理效率可通过选择竖流系统，采用间歇负荷和合理选择介质而获得提高，还可引入一些传统处理技术的理论，如回流。此外，不仅对竖流系统，对所有人工湿地系统都需深入研究以改良优化工程设计参数，还需对系统的长期运行能力和管理问题进行研究。人工湿地不仅可用于城市和各种工业废水的二级处理，还可用于高级处理中的精处理和对农田径流的处理。在有些情况下，人工湿地可能是唯一使用的技术。
出自http://info.ep.hc360.com/zt/rgsd/index.shtml
参考资料：http://info.ep.hc360.com/zt/rgsd/index.shtml
㈣ 湿地生态系统是怎样用于污水处理的
人工湿复地技术是
20
世纪
70
年代末发制展起来的一种新型的污水生态处理新技术
,
其特点是投资少、效率高、抗冲击、处理效果稳定、运行费用低、维护方便和景观生态相容
性好。目前已被用于处理各种类型的废水
,
如居民生活污水、养殖废水、酸性矿排水、暴雨
径流、
面源污染控制以及河流、
湖泊湿地恢复和重建
,
同时在城市市政工程建设中发挥作用。
一般认为
,
人工湿地是通过植物
-
土壤
-
微生物的综合作用实现对污染物去除的
,
其中微生物
是对污染物进行吸收和降解的主要生物群体和承担者
,
微生物在湿地基质中与其他动物和植
物共生体的相互关系往往起着核心作用。在人工湿地系统净化污水过程中
,
基质中的微生物
起到十分重要的作用
,
一方面它们既是生态系统中的重要组成部分
,
另一方面又是有机污染
物去除的积极分解者
,
它们的组成以及功能的发挥将直接影响人工湿地的净化效果。
㈤ 人工湿地处理工业废水的工艺设计
1工艺设计
1.1工艺流程
工艺的选择直接关系到处理出水的水质指标能否稳定可靠的达到处理要求、运行管理是否方便、建设费用和运行费用是否节省，以及占地和能耗指标的高低，因此，工艺方案的选择非常关键。项目湿地的进水水质具备以下特征：
(1)废水进入人工湿地前，预先经过芬顿工艺处理，有机污染物大部分被分解，剩余部分难分解的高分子有机物；
(2)废水中含有一定盐度(主要为铁盐、硫酸盐与氯盐)，约1%~2%；(3)水质波动大，进水水质的氨氮指标有较大浮动，最高氨氮可达120mg/L；水中磷以元素磷、正磷酸盐、缩合磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等形式存在，而项目进水以除正磷酸盐外的形式为主，不利于植物吸收。因此，工艺的选择应根据水质、水量、设计出水要求、以及当地的温度、工程地质等因素综合考虑。具体工程的选择原则为：
(1)工艺选择保证合理性、先进性和成熟性的有机结合，确保处理后的污水再生水达到排放标准，无二次污染；
(2)在出水达标的前提下，尽可能采用节能、高效的处理设备，降低建设投资和运行费用；
(3)工程操作、运行与维护管理简单、方便，设备运行性能可靠；本设计方案选定的工艺为“提升泵池+垂直流人工湿地+景观水池”。项目废水通过一系列环保处理工艺处理至湿地进水标准后排入清液缓存池中均质，缓存池设有氨氮在线分析仪以及COD在线监测仪，对水质中的COD指标与氨氮指标进行实时监测。当进水水质满足湿地进水要求时，则PLC进行“模式一”的进水方案(正常运营)，清液缓存池内的水泵将废水动力提升至高效垂直流人工湿地中，同时经砂石填料的过滤、特殊填料的吸附作用、湿地植物的吸收以及微生物的分解作用后，水中污染物得到去除，出水由底部集水管道输送至景观池中，与景观池连接的管道末端设置可调节式管接，根据实际运行需要调整人工湿地的好氧—厌氧比重，进而微调微生物的硝化、反硝化作用，对污水中氨氮、硝态氮进行针对性控制，达到污水的高效效率处理。景观池出水通过管道输送至指定排放点中计量排放。当进水水质超出湿地进水要求时，则PLC进行“模式二”的进水方案(事故运营)。当末端氨氮在线检测设备检测水质超过设定值时，自动开启应急吸附阀，同时关闭总排水阀，污水通过应急循环水泵，将污水抽至I级应急吸附池与II级应急吸附池中进行处理，净化后的水进入排放池中，经操作员检测合格后排放；当末端COD在线检测设备检测水质超过设定值时，或氨氮与COD同时超标时，只开启内循环阀，同时关闭总排水阀，应急循环水泵将超标水质抽至高效垂直流人工湿地布水主管中，由配水支管与配水电动阀进行脉冲配水，实现污水循环不外排，直至末端在线检测设备合格后恢复正常运行状态。出水达到目标水质标准后排放。
1.2主要构筑物设计参数
污水通过管道流入提升泵池，再进入垂直流人工湿地系统，通过均匀布水，植物吸收分解、湿地净化后，出水最终流入景观水池，实现处理流程的完结。
1.2.1提升泵池及泵房
1.2.1.1提升泵池
设计流量：Q=900m3/d，数量：1座，有效水深：h=4.0m，有效容积：V=150m3，结构：钢砼。
1.2.1.2进水泵房
设计流量：900m3/d，数量：1座，尺寸：平面尺寸为7×5m。其中，提升泵的Q=20m3/h，H=8m，N=4kW，共3台(两用一备)。
1.2.2垂直流人工湿地
垂直流人工湿地系统水质净化技术是一种生态工程处理技术，是人工湿地的一种类型，其基本原理是在一定的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，当待处理的污水以垂直潜流的方式通过湿地处理系统时，污水中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，最终使水质得到净化[4-7]。设计参数方面，垂直流人工湿地面积为4064m2，湿地高度设计为1.6m，湿地内填料层高度设计为1.5m。
1.2.3景观水池
设计流量：900m3/d，数量：1座，有效水深：1.0m，池体尺寸：r=4.5m，结构：钢混，其他：种植部分挺水植物、沉水植物，以增强景观效果。
2垂直流人工湿地系统设计
2.1填料及微生物菌种
本工程所选用填料主要为不同的砂砾级配，填料厚度1.5m，从上至下依次为50cm厚粒径0~5mm砂石填料层(包括10cm的特殊填料)，30cm厚特殊填料层，40cm厚粒径10~30mm砂石填料层，30cm厚粒径20~40mm碎石填料层。特殊填料由活性炭与沸石按比例混合而成，为湿地长效运行，活性炭与沸石配比设定为25%：75%。为增强特殊填料对COD、NH4+-N的去除作用，将特殊填料分两部分，其中0.3m铺设在原来的位置，包裹植物根系，0.1m铺设在上层布水管管沟中。由于人工湿地对TP去除效果一般，为增加人工湿地对TP的去除效果，可在碎石层中混合铺设0.1m石灰石。与此同时，在垂直流湿地系统中添加高效微生物菌种，利用复合微生物进行污染环境治理是近几年才发展起来的新型污染治理技术[8-10]。它以处理工艺简单，对污染位点的干扰、破坏小、污染物降解速度快、降解彻底、不易造成二次污染等优势被认为是一项很有希望、很有前途的水污染治理技术。本项目中所用高效微生物菌种主要由含铜绿假单胞菌、施氏假单胞菌、海洋假单胞菌、粪产碱菌、脱氮副球菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌等。其中既有分解性细菌，又有合成性细菌，既有厌氧菌、兼性菌，又有好氧菌，是一个多种菌共存的生物集合。高效微生物菌种主要用于人工湿地投加，菌种的投加可加快菌群形成速度和污水处理效率，同时菌种的投加还可优化微生物群落，强化处理效果。
2.2防渗设计
人工湿地在安装工作时也需做好严格的防渗处理，达到双保险的目的。按照《人工湿地污水处理工程技术规范》(HJ2005-2010)，人工湿地底部和侧面应进行防渗处理，防渗层的渗透系数不低于10~8m/s。本项目垂直流人工湿地的防渗层也按此规范进行，具体做法为修筑好湿地池体后，铺设垃圾填埋场专用光面HDPE防渗膜(厚度1.0mm)。
2.3配水管与运行
为了保证湿地系统布水均匀，人工湿地划分成21个配水单元，每个配水单元约200m2。本次900m3/d规模的尾水治理工程的工艺管道由两部分组成，上层布水管道与下层集水管道。通过水泵将清液储存池的原水动力提升至垂直流人工湿地，进入布水区域后东西向分成2条，最终由蝶阀控制每个配水单元的穿孔管进行布水。
2.3.1上层布水管设计
尾水由项目进水动力系统通过DN80PE主管输送至高效垂直流人工湿地后，东西向分为2条DN80PE布水主管，布水干管(DN65，PE材质)与主管垂直相接，主管两侧干管各设一控制阀门，干管两侧对称驳接DN40PE穿孔管，向各湿地单元均匀布水。穿孔管间距2.0m，管孔φ5mm，孔间间距200mm，采用热熔连接。不同管径使用转接头进行变换连接。
2.3.2垂直流人工湿地下层集水管设计
在湿地床体中间位置设置集水管，集水主管采用管径为DN150PE管，穿孔集水干管采用管径为DN100PE管，斜向下30°双侧间隔开孔，穿孔集水管间距16m。出水收集后汇入景观池中，在景观池中的集水主管向上蔓延，向上蔓延的长度可进行手动调节，最终引至排放渠内计量排放。每个人工湿地下层管道均设置有通气管，用于消除湿地内部负压，提高配水下渗速度。
2.3.3管道阀门的选用及布置
阀门选用首先掌握介质的性能、流量特性，以及温度、压力、流速、流量等性能，然后，结合工艺、操作、安全诸因素，选用相应类型、结构形式、型号规格的阀门。本项目垂直流人工湿地配水系统中，需要对进水进行调节，结合阀门的特点及本项目的需要，选择蝶阀作为进水调节阀，通过蝶阀的圆盘控制管道污水的开关。首先在湿地进水主管上调压阀、安装手动蝶阀、电动蝶阀和电磁流量计，其次在湿地进水管以及布水干管上安装水表、手动蝶阀和电动蝶阀。应急事故管道以及最终排水管道(均为PE管)各安装一个手动蝶阀和电动蝶阀。
2.4植物设计
设计种植植物与厂区环境相协调，重点选择去污能力较高并且具有一定的耐盐能力的植物品种。种植方式为分区种植，具体分区和造型根据周围景观情况布置，以保证与整体景观协调一致。
2.4.1设计原则
根据污水性质及当地气候、地理实际状况以及相关文献的论证结果，选择适宜的水生植物，才能建立良好的填料—植物系统，保证良好的净化效果。湿地水生植物的选择原则如下：
(1)能适应当地生长的植物或天然湿地原存的优势种。
(2)根据处理对象即污水的特性选择适宜的植物；如多年生的芦苇、风车草、花叶芦荻等去除BOD5、N、P的效率高。这些植物根系发达，根状茎粗壮，形成不定芽，是微生物栖息生长的良好介质，在根区能形成巨大的生物量，具有强大的净化能力。一些维管组织的茎、根状茎具有发达的呈海绵状空腔组织，氧气能通过这些空腔利用叶从大气中将氧输送至根部，这样其根区恰如一个好氧反应区，具有生物膜法的净化功能。
(3)多种植物混植或串联种植，发挥各自优点，提高系统的总体净化能力。
(4)景观效果好，能美化环境，为户外休闲娱乐提供良好的环境。
2.4.2湿地植物选择
通过试验及查阅相关文献，筛选对高盐废水有较高适应性的人工湿地植物，得出芦苇、花叶芦荻和香根草长势最好；蜘蛛兰、风车草、柽柳长势一般；红树林类植物、鸢尾、纸莎草、千屈菜和水葱长势较差，因此，芦苇、花叶芦荻和香根草为高盐废水湿地项目的主要植物用于大面积栽植，而蜘蛛兰、风车草、柽柳可作为次要植物，可小面积种植。红树林类植物、鸢尾、纸莎草、千屈菜和水葱长势较差，将不予以考虑。
3结论
经过工艺设计的分析，人工湿地系统处理工业废水尾水具有一定的可行性，且可以实现高标准排放。进水主要特征为低COD、低氨氮，高盐度，水质波动较大，有机污染物以难降解的高分子化合物为主。进水满足一定标准后，经过人工湿地系统处理后，出水主要指标可以达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准。
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㈥ 叙述人工湿地净化废水的原理
人工湿地由填料、植物、微生物、藻类等几种基本成分构成。
人工湿地具有独特而复杂的净化机理，利用基质——微生物——植物复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、
植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化。同时，通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化和无害化。
人工湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料(如卵石等)混合组成填料床，污水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面
流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物(如芦苇、凤眼莲等)，形成一个独特的动植物生态环境，来对污水进行处理。人工湿地可以促进污
水的循环和再生，使污水中所含污染物质以作物生产的形式再利用或直接去除。污水中大部分有机物作为异养微生物的有机养分，最终被转化为微生物体及CO2、
H2O。污水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留进而被微生物利用；污水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生
物代谢降解过程而被分解去除。随着处理过程的不断进行，湿地床中的微生物也繁殖生长，通过对湿地床填料的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系
统中去除。
㈦ 人工湿地在中水回用中的应用研究
下面是中达咨询给大家带来关于人工湿地在中水回用中的应用研究，以供参考。
0引言
我国是一个严重缺水的国家，人均水资源量仅为2238.6m3，排在世界第109位，只相当于世界人均占有量的1/4，属于水资源脆弱国，是世界人均水资源极少的13个贫水国之一。在全国669个城市中，有110个严重缺水，日缺水量1600万m3，每年因缺水造成工业产值损失2300多亿元。生活用水的人均使用量为50-300L/d，其中直接饮用或食用以满足生理需求的消耗量仅占5L/d左右，其余大部分的水主要用于洗涤、冲厕等卫生目的，使用后会携带多种污染物。
为了解决我国日益突出的水资源供需矛盾，主要从两个方面着手解决：一方面需要节约利用有限的水资源，另一方面则更应积极推进污水的回收利用技术，走水资源利用的可持续发展道路。中水回用技术正是符合这一目标的技术，并且它有着投资省、见效快、运营成本低等特点。
1中水与中水回用
1.1中水的定义
中水（reclaimedwater）主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的非饮用杂排水，其水质介于上水与下水之间，是水资源有效利用的一种形式。
现实生活中，中水回用具有很强的经济优势，美国曾经拿城市污水和海水作比较，前者含0.1％污染物，而后者则含有3.5％的溶解盐，还有大量的有机物质，因而采用海水淡化获取水源的基建费和单位成本都超过污水回用的费用。由于回用水一般是就近采用，所以较新鲜水的长途管道运输而言，成本较低，同时城市污水经二级处理后回用，相应也就减少了向水域的排放量，带来了可观的环境效益，这些环境效益和经济效益是统一的。
实践表明，水回用在技术上、经济上都是可行的，已成为一些缺水国家和地区解决水危机的有效途径，具有重大的经济效益、社会效益和环境效益。美国有357个城市实现了污水处理后再利用；日本从20世纪60年代起一直大力研究和推广城市回用和中水技术，广泛供给工厂、企业和居民小区“中水道”冲洗厕所及杂用；南非在1986年建成了世界上第一座城市污水“再生水”厂，用作城市自来水的补充水源。
1.2中水回用水源
中水的水源较广，但对建筑中水而言，其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、厨房排水和厕所排水等。若考虑到处理费用和处理的难易程度，对其选用的先后顺序一般为：沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、厕所排水。在进行建筑中水系统的设计时，应根据实际情况，集流一种或多种排水作为中水水源，常见组合有以下几种情况：①空调系统排水、盥洗排水和沐浴排水等，其污染程度较轻，称为优质杂排水，在设计时应优先选择其作为中水水源；②冲厕以外的生活排水组合，其污染程度中等，称为杂排水；③所有生活排水的总称，其污染程度最重，称为生活污水，由于其处理费用较高，且难处理，所以在设计时应尽量不采用其作为中水水源。就目前情况来看，我国现有的建筑中水回用系统采用的水源几乎都是优质杂排水或杂排水。
1.3中水回用处理方式
目前，我国城市污水深度处理或三级处理已在应用的工艺有混凝、沉淀、过滤等常规工艺，微絮凝过滤法以及生物接触氧化后纤维球过滤，生物炭过滤等方法。我国传统的污水回用方法归纳有如下几种：
(1)污水经二级处理后，出水直接回用。
(2)污水经二级处理后，再经过滤，供用水单位回用。
(3)污水经二级处理后，再经混凝、沉淀、过滤后回用。
(4)污水经二级处理后，经混合、沉淀、过滤、活性炭吸附后回用。
(5)污水经二级处理后，经改造A／O法混凝、沉淀、过滤后回用。
但是传统污水回用方式存在着处理设施差，运行成本较高，处理效果与处理量受限等缺点。所以需要寻找一种更经济、节能的处理方式。
2人工湿地
2.1人工湿地的定义
人工湿地（constructedwetland）是一词最早是由澳大利亚的Mackney于1904年提出的，是指人工建造和监督控制的、工程化的沼泽地[1]．但真正为污水处理目的而建造的湿地直到20世纪70年代才开展起来，“人工湿地”或类似的术语也在此时才开始相继问世．1989年美国著名的湿地研究、设计与管理专家Hammer等人将人工湿地定义为：一个为了人类的利用和利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、动物和水成的复合体（complex）．但是我国的夏汉平[4]认为此定义存在不必要的重复，且尚不完全他认为人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人
们的需要人为设计与建造的湿地．
2.2人工湿地的分类
根据植物的存在状态，人工湿地主要分为三种类型：浮水植物系统，沉水植物系统，
挺水植物系统[28]。
其中，浮水植物系统有一些潜在的缺点。一方面在此系统中的植物为一种或少数几种，易受到短时间内部分或全部植物死亡，造成灾害性事件损害；另一方面，因为去除营养物和维持植物最佳生长率而进行的收割，然而这些植物含水量一般高于95%，收割后需要干化，干化后的植物仍需要处理。所以，造成了此系统不能广泛的应用。而沉水植物系统目前主要处于试验阶段，该系统水生植物完全淹没于水中，系统中的水的浊度不能太高，否则会影响植物的光合作用。因此，此系统适用于处理二级出水的高级处理。
挺水植物系统主要以挺水植物为主，植物根系发达，可通过根系向基质送氧，使基质中形成多个好氧、兼性厌氧、厌氧小区，利于多种微生物繁殖，便于污染物的多途径降解，目前人工湿地主要指挺水植物系统。按污水在湿地流动的方式不同可分为表面流湿地，潜流湿地和垂直流湿地．
⑴表面流人工湿地(SurfaceFlowWetlands缩写为SFW)：污水在湿地表面漫流，形成一层地表水流并从地表流出．它与自然湿地最为接近，绝大部分有机物的去除是由生长在植物水下的茎、杆上的生物膜来完成．这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点．
这种湿地不能充分利用填料及丰富的植物根系，夏季容易滋生蚊蝇，产臭味，冬季在寒冷地区易发生表面结冰影响处理效果，卫生条件亦不行，故设计中一般不采用．
⑵潜流人工湿地(SubsurfaceFlowWetlands缩写为SSFW)：污水经配水系统在湿地的一端均匀进入填料床植物的根区，在湿地床内部流动，净化的出水由湿地末端集水管收集后排出．水在湿地内部流动时，可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其它各种作用处理污水．与表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象．目前，水平潜流人工湿地已被美国、日本、澳大利亚、德国、瑞典、英国、荷兰和挪威等国广泛使用．这种类型人工湿地的缺点是控制相对复杂，脱P、除N的效果不如垂直流人工湿地．
⑶垂直流人工湿地(VerticalFlowWetlands缩写VFW)污水流动综合了SFW和SSFW的特点，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后排出，垂直流人工湿地的硝化能力高于上述两种人工湿地，可用于处理氨氮较高的污水．其缺点是对有机物的处理能力不如潜流人工湿地系统，落干或淹水时间较长，控制相对较复杂，夏季有孳生蚊蝇的象．同样地，其在目前应用的领域里也较少．
3人工湿地在中水回用中的实例及分析
3.1人工湿地单一使用
人工湿地可以作为单一的处理工艺，作为中水回用的主要处理工艺，处理污水并将污水回用。高校校园用水具有水量大、用水集中且排水水质优于居民用户等特点，并且随着高校的发展，高效区域呈现出区域集中化，且许多高校比邻而建。因此，从排水收集、回用处理和中水等环节上高校校园适合建立中水回用系统，具有现实的意义和迫切性并行的。
以四川大学望江校区为例，学生宿舍用水量约占校园总用水量的37%，其中盥洗用水约为22.2%，将盥洗废水作为中水原水，根据水量平衡，已满足中水的需求量。根据校园的区域面积、景观建设，采用人工湿地处理系统作为中水处理工艺，使废水达到回用标准。
小区中水处理系统是目前中国应用较广泛的中水处理方案。一方面，以小区为处理单位、小区及邻近地区的优质杂排水为中水水源，经集中处理，使水质达到可回用标准，返回小区使用。其优点是比较方便、灵活，可根据自身条件实施建设方案。另一方面，一般的屋面雨水指标大多都超过了生活杂用水水质标准，必须进行处理才能利用。通过人工湿地处理屋面雨水，用于小区绿化方面等用水。
高效垂直流人工湿地技术在深圳市梅苑小区生活污水处理中的应用。整个污水处理系统景观效果良好，与小区内其它环境相协调；出水水质良好，达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2020）中绿化用水水质标准，可作为小区的绿化用水，节约了自来水使用量；运行费用较低，其运行费用为0.35元/m2左右，而自来水绿化费用为2.7元/m2，创造了良好的经济效益；并且人工湿地可小规模就近处理生活污水，节省了污水运输费用，减轻了污水处理厂的压力。不仅如此，湿地植物选择了具有良好景观效果的挺水植物，多种植物杂种，形成花圃氛围。
但是小区建立污水回用有一定的限制条件，小区建设必须要求统一规划，建筑物集中建设，管道单独铺设等方面。由于小区居住较集中，局部人口数量相对较密集，还要考虑景观问题以及在处理污水的同时不会产生恶臭气味的气体，影响人们的正常生活。
3.2人工湿地组合使用
不仅将人工湿地单独地使用作为中水回用的处理工艺，也可以作为中水回用组合处理工艺中的一部分。驻南京某部营区污水的综合整治，为保证处理效果，同时结合地形条件，设计了“接触氧化+生物滴滤池+潜流人工湿地+氧化塘”的组合处理工艺，处理此营区低浓度生活污水。考察了此组合工艺在冬季及人工湿地未种植植物的条件下，对低浓度污水有良好的净化效果，出水水质满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921—2002）和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标准要求。
叶亚玲等研究了DAF+人工湿地组合处理中小城镇生活污水，研究结果表明，出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。并且人工湿地种植沼泽植物，可增大绿化面积，美化环境，为人们提供了贴近自然、享受自然的休闲场所。并且污水可进一步净化，满足回用要求，进行灌溉绿地或作物，获得污水处理与资源化的最佳效益。
有些农村地区为了节省成本，利用当地地形落差的特点，可以优先采用不需能耗的人工湿地处理技术。重庆大学罗固源等将蚯蚓引入污水土地处理系统，构建了新型生态污水处理技术，研究结果表明：蚯蚓的活动提高了土地处理系统的供氧速率有利于好氧微生物对污水的快速净化，蚯蚓和微生物协同“作战”可以提高原有污水土地处理系统的运行效率，蚯蚓的挖掘作用及蚓粪的堆积可以实现土壤的快速改良。据此，可在人工湿地的土层养殖蚯蚓，将会大大改善人工湿地的处理效果。另外，根据当地地形落差采用合建式污水处理系统，池体采用砖混结构，可减小占地面积，节约成本。
3.3人工湿地作为深度处理使用
对于大城市来讲，由于污水处理厂规模都较大。可将污水厂的二级处理污水根据回用水水质要求进一步处理，然后再通过输配水管网进行回用。这种方式技术设备要求高，建设规模较大，便于统一管理运行，能够适应城市发展的需求，有一定的规模效益，是污水资源回用的发展趋势。
人工湿地污水处理系统可将作为废水二级处理后的深度处理，保证污水回用的质量。
广州市流溪河沿岸某地区是一个集会议、旅游、度假为一体的多功能风景区。该地区内流溪河水系发达，水量充沛。流溪河为广州市主要饮用水源，年流量在12-30亿m3之间，且水质较好，沿河受到较好的保护。根据该地区的特点，设计时考虑经过污水处理厂常规二级处理后，经过湿地系统自然净化，最终收集到人工蓄水湖回收利用，实现污水零排放。
由于此污水经过曝气生物滤池处理后的污水污染物含量已经很低，再经过人工湿地处理系统
的进一步深度净化，出水可以达到地表水环境标准
4结论
目前，中水回用技术虽然得到了一定的重视，并应用在一些城市和地区的区域范围内，但是奇还存在着一些问题有待于解决。例如，我国城市污水处理效率低，直接影响了我国中水回用地全面启动。除此以外，我国自来水水价过低，造成了水资源严重的浪费，也使中水回用缺乏市场竞争力。对于中水回用宣传力度的不足，也是影响我国中水回用大力发展的主要原因之一。
针对上述在中水中所存在的问题，提出解决了一些解决方案。
⑴我国城市污水处理效率低，尤其是在中小城镇，其中经济问题是重要的制约因素之一，然而选择适合的中水回用处理工艺尤为重要。例如，人工湿地对于地域面积较大，所处理的污水浓度不高较适用，不仅如此，人工湿地污水处理技术还有一定的经济效益与环境效益，可以美化城市，扩大绿地面积，并且有的湿地植物具有一定的观赏作用。
⑵加大对中水回用的宣传力度，使人们更多地了解我国水资源目前的现状，认识到我国水资源短缺的紧迫性，意识到中水回用的重要性。
⑶制定合理的水费制度。将使中水的水费低于自来水的水费，并且收取一定的污染排放费用，制定合理的奖罚制度，并在完善的监管制度下，进行监督。
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