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1、人工濕地水凈化系統(tǒng)一理論基礎(chǔ)1．濕地的概念及作用濕地是指不問(wèn)其天然或人工、常久或暫時(shí)之沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，帶有靜止或流動(dòng)、咸水或淡水、半咸水或咸水水體者，包括低潮時(shí)水深不超過(guò)6米的水域。因此，濕地不僅僅是我們傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)上的沼澤、泥炭地、灘涂等，還包括河流、湖泊、水庫(kù)、稻田以及退潮時(shí)水深超過(guò)6米的海水區(qū)。濕地是水陸系統(tǒng)相互作用形成的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)，具有季節(jié)性或常年積水，生長(zhǎng)或棲息喜濕動(dòng)植物等基本特征，是自然界最富生物多樣性和生態(tài)功能最高的生態(tài)系統(tǒng)，被喻為“地球之腎”。聯(lián)合國(guó)環(huán)境署2002年的研究數(shù)據(jù)表明，一公頃濕地生態(tài)系統(tǒng)每年創(chuàng)造
2、的價(jià)值高達(dá)1.4萬(wàn)美元，是熱帶雨林的7倍，是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的160倍。濕地國(guó)際組織將每年的2月2日定為世界濕地日。2．濕地凈化水質(zhì)機(jī)理濕地對(duì)水質(zhì)的凈化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，是濕地理化、生物作用綜合效應(yīng)的結(jié)果。包括沉淀、吸附、離子交換、絡(luò)合反應(yīng)、硝化、反硝化、營(yíng)養(yǎng)元素吸收、生物轉(zhuǎn)化和微生物分解等過(guò)程。濕地植物在濕地系統(tǒng)中具有三個(gè)間接的重要作用：一是顯著增加微生物的附著(植物的根、莖、葉)；二是濕地植物可將大氣氧傳輸至根部，使根在厭氧環(huán)境中生長(zhǎng)；三是增加或穩(wěn)定土壤的透水性。二人工濕地1.人工濕地的概念人工濕地概念是，由人工建造和監(jiān)督控制，充分利用
3、濕地系統(tǒng)凈化污水能力的特點(diǎn)，通過(guò)自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的三重共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。這種濕地系統(tǒng)是在一定長(zhǎng)寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動(dòng)，或在床體表面流動(dòng)。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?shù)龋?，形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境。2.人工濕地的分類(lèi)人工濕地因水流方式差異可分為以下3類(lèi)：表面流濕地（SurfaceFlowWetlands縮寫(xiě)為SFW）：廢水在填料表面漫流，它與自然濕地最為接近，絕大部分有機(jī)物的去處是由長(zhǎng)在植物水下莖、桿
4、上的生物膜來(lái)完成。這種濕地不能充分利用填料層極豐富的植物根系，衛(wèi)生條件也不好，故設(shè)計(jì)中一般不采用。潛流濕地(SubsurfaceFlowWetlands縮寫(xiě)為SSFw)：水在填料表面下滲流，因而可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其他各種作用處理廢水，而且衛(wèi)生條件較好，故被廣泛采用。立式流濕地(VerticalFlowWetlands縮寫(xiě)為VFW)：水流動(dòng)況綜合了SFW和SSFW的特點(diǎn)，但其建造要求高，易滋長(zhǎng)蚊蠅，目前亦不多用。3.人工濕地的組成人工濕地主要由五部分組成：一是具有各種透水性的基質(zhì)，如土壤、砂、礫石；二是適于在飽和水和厭
5、氧基質(zhì)中生長(zhǎng)的植物，如蘆葦?shù)?；三是水體(在基質(zhì)表面上或下流動(dòng)的水)；四是無(wú)脊椎或脊椎動(dòng)物；五是好氧或厭氧微生物種群。4.人工濕地的特點(diǎn)人工濕地處理系統(tǒng)的特點(diǎn)是：建造和運(yùn)行費(fèi)用便宜；易于維護(hù)，技術(shù)含量低；可進(jìn)行有效可靠的廢水處理；可緩沖對(duì)水力和污染負(fù)荷的沖擊；可產(chǎn)生效益,如水產(chǎn)、畜產(chǎn)、造紙?jiān)?、建材、綠化、野生動(dòng)植物棲息、娛樂(lè)和教育。對(duì)污染水進(jìn)行處理。5.人工濕地的不足人工濕地處理系統(tǒng)的不足之處是：占地面積大；不精確的設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)；生物和水力復(fù)雜性及對(duì)重要工藝動(dòng)力學(xué)理解的缺乏；易受病蟲(chóng)害影響。6.人工濕地技術(shù)的發(fā)展第一個(gè)人工濕地的試驗(yàn)始于
6、1974年，是在西德進(jìn)行的,運(yùn)行結(jié)果相當(dāng)理想。我國(guó)在“七五”期間開(kāi)始了人工濕地的研究。三工程實(shí)例1.南京市建鄴區(qū)南胡公園南湖公園湖泊面積約5.6萬(wàn)㎡。距離湖岸邊3米處將建立環(huán)湖雨水收集渠，收集渠底部鋪墊鵝卵石和粗沙，靠湖一側(cè)留有出水孔，經(jīng)鵝卵石和粗沙過(guò)濾后的雨水經(jīng)出水孔流到人工濕地；在距離河岸3米范圍內(nèi)種植40㎡的香蒲、36㎡的水蔥、72㎡的狹葉子大功勞及54㎡的睡蓮等多種植物，再次對(duì)雨水進(jìn)行凈化，經(jīng)過(guò)凈化后的雨水流入南湖。人工濕地總面積約4000㎡。另外，人工濕地與自然湖泊之間有近1米的落差，建成人工疊層瀑布，通過(guò)大型水泵將湖水抽到濕
7、地，過(guò)濾、凈化后的水又以瀑布的形式流入湖中。2.上海市徐匯區(qū)愛(ài)建園小區(qū)面積在100多㎡，在局部范圍內(nèi)具有凈化功能的小型“人工濕地園林”“上海濕地資源在城市綠化建設(shè)的應(yīng)用途徑研究”課題負(fù)責(zé)人崔心紅博士介紹，水體的設(shè)計(jì)采用“復(fù)合垂直流”結(jié)構(gòu)，分為具有落差的兩個(gè)部分。水池最上層鋪設(shè)扎有距離不等的小孔的水管，水下的第二層是40公分的砂層，最下層則是10公分的礫層，這個(gè)系統(tǒng)有助于水體流動(dòng)，保持水體潔凈。在第二層的砂層，種植著根系發(fā)達(dá)的水生美人蕉、小香蕉、歐洲蘆荻、千屈菜等水生植物，與水中的小動(dòng)物、微生物之間形成食物鏈，以?xún)艋|(zhì)。3.漢陽(yáng)小蓮花湖
8、建成運(yùn)轉(zhuǎn)的漢陽(yáng)小蓮花湖邊1200㎡的人工濕地，該人工濕地由中科院水生所主持修建。濕地中栽種有美人蕉、鳶尾等水生植物。每日可處理600立方米湖水，原屬劣五類(lèi)的湖水經(jīng)過(guò)濕地的凈化后，將達(dá)到三類(lèi)水體水質(zhì)要求。4.
