濕地處理系統以人工建造和監督控制的、與沼澤地相類似的地面．通過自然生態系統中的物理化學和生物三者協同作用以達到對污水的淨化。此種濕地系統是存一定長寬比及底面坡度的窪地中，由土壤和填料混合組成填料床．廢水在床體的填料縫隙或在床體表面流動．並住床體表面種植具有處理性能好、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，形成一個獨特的動、植物生態系統，對廢水進行處理。實際設計中，往往是將濕地進行多級串聯或附加必要的預處理、後處理設施構成。
基本介紹
- 中文名：濕地處理系統
- 外文名：Wetland treatment system
- 類型：土地處理系統
- 目的：污水處理和水環境修復
- 優勢：處理效果好
- 特點：適用範圍廣
原理,類型,天然濕地系統,自由水面人工濕地,人工潛流濕地處理系統,工藝流程,適用範圍,關鍵技術參數,
原理
人工濕地(constructed wetland，簡稱CW)污水處理技術是20世紀70年代末發展起來的一種污水處理和水環境修復技術，其是從生態學原理出發，模仿自然生態系統，人為將土壤、沙、石等材料按一定比例組成基質，並栽種經過選擇的耐污植物，培育多種微生物，組成類似於自然濕地的新型污水淨化系統。美國著名的濕地研究、設計與管理專家Hammer博士等將人工濕地定義為“一個為了人類利用和利益，通過模擬自然濕地，人為設計與建造的由飽和基質、挺水與沉水植被、動物和水體組成的複合體”。夏漢平對其定義進行了修改：人工濕地是通過模擬自然濕地的結構和功能，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。1974年聯邦德國建造世界首個人工濕地處理系統，隨後該工藝在歐洲、美國和加拿大等國得到了推廣和套用，我國也於20世紀90年代開始人工濕地的研究和套用。
類型
濕地處理系統可分為以下幾種類型。（姜應和，謝水波主編,水質工程學 下冊,機械工業出版社,2010.11,第195頁）
天然濕地系統
利用天然窪淀、葦塘，並加以人工修整而成的濕地系統。其中設導流土堤，使污水沿一定方向流動，H一般在30～80cm之間，不超過1.00m，淨化作用與好氧塘相似。
自由水面人工濕地
人工築成水池或溝槽狀，地面鋪設隔水層以防滲漏，再充填一定深度的土壤層，存土壤層種植蘆葦一類的維管束植物，污水由濕地的一端通過布水裝置進入，並以較淺的水層在地表上以推流方式向前流動，從另一端溢入集水溝，在流動過程中保持著自由水面的濕地系統。有機負荷為18～110kg(BOD5)/(ha·d)，範圍較大。
人工潛流濕地處理系統
人工潛流濕地處理系統是指由人工築成的床槽，床內充填介質支持蘆葦類的挺水植物生長，床底設粘土隔水層，並具有一定坡度的濕地系統。污水從沿床寬度設定的布水裝置進入，水平流動通過介質，與布滿生物膜的介質表面和溶解氧充分的植物根區接觸，在這一過程中得到淨化。
其中，人工濕地按污水在其中的流動方式可分為兩種類型：
①水面式人工濕地(簡稱FWS).②潛流型人工濕地(簡稱SFS)。FWS系統中．廢水在濕地的土壤表層流動，水深較淺(一般在0.1～0.6m)。與SFS系統相比．其優點是投資省．缺點是負荷低。北方地區冬季表面會結冰．夏季會滋生蚊蠅、散發臭味，目前已較少採用。而SFS系統．污水在濕地床的表面下流動．一方面可以充分利用填料表面生長的生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料截留等作用．提高處理效果和處理能力；另一方面由於水流在地表下流動，保溫性好，處理效果受氣候影響較小。且衛生條件較好，是目前國際上較多研究和套用的一種濕地處理系統．但此系統的投資比FWS系統略高。
工藝流程
人工濕地的工藝流程有多種，目前採用的主要有：推流式、階梯進水式、回流式和綜合式4種。階梯進水可避免處理床前部堵塞，使植物長勢均勻．有利於後部的硝化脫氮作用；回流式可對進水進行一定的稀釋．增加水中的溶解氧並減少出水中可能出現的臭味。出水回流還可促進填料床中的硝化和反硝化作用，採用低揚程水泵，通過水力噴射或跌水等方式進行充氧。綜合式則一方面設定出水回流．另一方面還將進水分布至填料床的中部，以減輕填料床前端的負荷。
人工濕地的運行可根據處理規模的大小進行多種方式的組合．一般有單一式、並聯式、串聯式和綜合式等。在日常使用中，人工濕地還常與氧化塘等進行串聯組合。
適用範圍
目前，濕地處理系統套用範圍較為廣泛，涉及受污染地表水、湖泊水體修復、生活污水、城鎮綜合廢水、工業廢水、養殖水體、景觀用水、醫療廢水、城市及農村面源污染、無公害農業灌溉用水等方面，套用的規模按工程要求有大有小，從每天幾噸到十幾萬噸不等。對於低濃度污水和受污染地表水等，其處理系統可以由天然的河流、湖泊環境．或者非濕地生態系統改造而成，可以改造成人工濕地的類型包括沼澤地、潛水湖泊、河流等，而且濕地植物主要以多年生草本植物為主，包括香蒲、燈心草、蘆葦等：而用於生活污水處理的CW系統，儘管占地面積較大，噸水用地是其他處理方法的數倍，但其具有處理效果好、運轉維護管理方便、工程基建和運轉費用低以及對負荷變化適應能力強等特點，尤其是其投資運行費用遠遠低於常規二級污水處理設施，比較適合於技術管理水平不高，規模較小的城鎮或鄉村的污水處理設施。
關鍵技術參數
水力負荷：濕地的水力負荷與建造地點的水文因素以及處理水的有機負荷密切相關。水文因素包括當地的氣候、土壤條件(特別是滲透性)和植物種類。水力負荷一般為150~500 m/(ha~50。
水位：濕地進水的水位是不變的，為使污水在床體內以推流式流動，需對床層的水位加以控制。如潛流式濕地床的水位控制：當接納最大設計流量時，進水端不能出現雍水現象；當接納最小流量時，出水端不能出現填料床面的淹沒現象。應有利於植物生長，床中水面浸沒植物根系的深度應儘可能均勻。
水力停留時間：為了達到一定的處理效果，必須有一定的水力停留時間。水力停留時間受濕地長度、寬度、植物、基底材料空隙率、水深、床體坡度等因素的影響。處理初級和二級出水時，6~7 d的停留時間較好。停留時間太短，會使污染物降解不夠充分，同時造成流速太大破壞植物的生長；停留時間過長，造成水流停滯和大面積厭氧區，影響濕地處理效果。同時應當考慮氣候及天氣因素的影響。
幾何尺寸：濕地床長度通常應為20~50 m。過長，易造成濕地床中的死區，且使水位難以調節，不利於植物的栽培。此外，濕地的長寬比也不應過大，建議控制在3:1以下，長寬比不滿足條件時，可用分置單元的措施處理。床深一般須根據濕地床水位確定，以保證濕地床中植物的生長及必要的好氧條件。對於蘆葦濕地系統，處理城市或生活污水時，床深一般取0.6～0.7m。
床橫截面面積：與溫度、有機負荷無關，只受填料的水力學特性影響。在借鑑有關經驗的基礎上人們建議，通過填料橫截面的平均流速為Q/A。以不超過8.6 m/d為宜，以避免對填料根莖結構的破壞。濕地床底坡一般取1%～8%，須根據填料性質及濕地尺寸加以確定，對以礫石為填料的濕地床一般可取2%。
