潜流型人工湿地的设计内容

水处理在我国发展的并不成熟，绝大多数的水处理从业者的理论知识也是严重的匮乏。除了是整个行业情况导致原因以外，跟水处理从业者自身也有很大的关系。很多水处理从业者在工作以外，不去了解水处理的相关知识。除了参加培训、讲座以外，水处理从业者获取知识最好的途径便是阅读，看一下水处理相关的书籍。

1水处理新技术、新工艺与设备第2版

推荐理由：本书对近年来出现的水处理新技术做了较为系统的整理，包括超临界水氧化技术、湿式氧化新技术、TiO2光催化氧化技术、膜处理技术、污水生物脱氮除磷新工艺、污水生物处理新工艺、自然生物净化技术、污泥处理处置新技术、管道分质供水技术以及水处理工艺设备等，对这些新技术与新工艺的*研究成果和发展动向也做了阐述。

2污水处理机械设备设计与应用第3版

推荐理由：本书污水处理设备主要分为两大类，即专用设备和通用设备，总共为13章。其中专用设备10章，分别为污水处理厂设备概述、拦污设备、排砂与排泥设备、曝气设备与搅拌设备、污泥浓缩与脱水设备、投药设备与消毒设备、膜处理设备、SBR工艺的滗水器设备、污泥处置设备及节能环保的新型水处理设备通用设备3章，分别为水泵、闸门及风机。本书污水处理设备主要分为两大类，即专用设备和通用设备，总共为13章。其中专用设备10章，分别为污水处理厂设备概述、拦污设备、排砂与排泥设备、曝气设备与搅拌设备、污泥浓缩与脱水设备、投药设备与消毒设备、膜处理设备、SBR工艺的滗水器设备、污泥处置设备及节能环保的新型水处理设备通用设备3章，分别为水泵、闸门及风机。

3水污染控制工程及设备

推荐理由：《水污染控制工程及设备》针对环保设备工程专业的教学需要按照《环境保护设备分类与命名》(HJT11-1996)全面系统地介绍了各种污水处理设备同时注重吸收污水处理的新理论和新技术力求理论联系实际用工程观点分析问题内容精炼适合于60-90学时的课程教学。《水污染控制工程及设备》由十一章组成内容包括绪论、物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生化处理基础、活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、自然净化处理、组合式污水处理及中水回用设备和污水处理厂设计等。

4市政废水处理厂设计 第5版

推荐理由：该手册由第4版进行了更新，延续了其成为市政污水处理厂(WWTP)设计当前实践的主要参考书之一的目的。手册专为熟悉污水处理概念，设计工艺和水污染控制的管理基础的设计专业人士所写，而并非针对毫无经验或通才的初级读本。

　5黑臭水体防治技术及应用

推荐理由：《水污染防治行动计划》中提出了黑臭水体整治目标，黑臭水体整治已成各地各级政府环境综合整治工作的重要内容，本书提供了比较系统介绍了黑臭水体治理技术、实践案例及管理经验。

6焦化工业节水减排与废水回用技术

推荐理由：《焦化工业节水减排与废水回用技术》响应国家建设“海绵城市”的目标，始终以焦化废水节水减排和回用与“零排”为宗旨，总结当今国内外先进的焦化废水节水减排与回用和“零排”的技术并进行归纳和对比分析，并给出了各类污水处理技术典型工程实例，突出其实用性和可操作性。

7皮革环保工程概论

推荐理由：本书共分五部分，概述了制革三废的种类、特点和危害，论述了制革废水治理和制革污泥处理的基本原理及其方法，又从可利用的价值、意义、方法等对制革生产过程中产生的固体废弃物资源化利用技术进行了详细介绍，介绍了废毛、皮渣、边角废料、油脂，含铬革屑、含铬革边角废料及成品革边角废料、余料等的资源化利用的技术及其新成果，还介绍了制革废气的处理和综合利用方法。

　8人工湿地生态水污染控制理论与技术

推荐理由：本书将针对目前我国城镇化进程的加快导致的水体环境污染问题，围绕人工湿地生态水污染控制的理论与技术，在参阅了国内外2000余篇文献和书籍的基础上，全面的对人工湿地功能、分类、污染物去除机理、水力学影响等方面进行理论知识的进行了阐述，对环境工程方向的学生掌握该方向的理论知识具有直接的参考价值。同时综合分析了国内外人工湿地设计规程的异同，以及对多个工程案例中容易出现的问题进行了工程技术的指导和论证，也为我国人工湿地工程设计人员提供参考。

9水处理膜生物反应器原理与应用

推荐理由：膜生物反应器(MBR)技术，由于具有出水水质优良稳定、装置占地面积小、剩余污泥产量低等优点，被誉为21世纪*有发展前途的水处理新技术。本书主要介绍水处理如MBR的技术原理与应用。首先介绍MBR的基础知识，包括MBR的技术特征，膜污染概念、特征、分类及其控制策略以及MBR的设计与运行要点。然后介绍MBR的膜组件以及处理城市污水、微量有机污染物、工业废水、受污染水源水以及高浓度污水污泥的特性。*后介绍MBR的工程应用案例。

10污水处理系统的建模、诊断和控制

推荐理由：本书是一本关于污水处理自动控制和运行管理的专著，全书共23章，分为5大部分：建模、诊断、控制、仪器、展望。

11污水生物处理新技术

推荐理由：《污水生物处理新技术》一书在概述污水生物处理技术及基本原理的基础上，系统地论述了近年来国内外污水生物处理研究和应用较多的新技术和新工艺。全书主要内容包括绪论、污水生物处理微生物原理与过程、污水好氧生物处理新技术、污水厌氧生物处理新技术、膜法污水生物处理新技术、新型生物脱氮除磷技术、农村污水处理新技术和污水厂污泥处理新技术。同时，对于这些新技术与新工艺的*研究成果和发展动向也做了系统阐述。

12现代膜技术与制膜工艺实例

推荐理由：本书主要内容是有关现代膜技术与制膜工艺实例。既重点介绍现代膜技术的基本特性、膜材料与制膜工艺兼顾、制膜工艺的分类等，也阐述了无机膜的制备技术与方法典型无机膜的制备工艺实例有机膜的制备方法典型有机膜的制备工艺实例各种膜组件的制备工艺与实例生物膜法过滤技术及无机/有机膜应用。

13新编废水生物处理

推荐理由：本书对废水生物处理的基本概念、工艺机理与设计、生化反应动力学及其应用等作了。较系统、全面的阐述，并有计算实例，内容丰富实用。

　14冶金工业废水处理技术及回用

推荐理由：《冶金工业废水处理技术及回用》总结了当今国内外最为先进的钢铁工业、有色冶金工业各生产工艺的废水处理技术、废水资源化回用技术和节水减排技术，并进行了归纳和对比分析结合各种废水处理技术典型工程实例，突出其实用性和可操作性。

15制药工业三废处理技术

推荐理由：本书在*版的基础上，在简述制药工业三废的定义、分类、来源与特性，制药工业三废的组成，制药工业三废对环境的污染，中国环境污染防治法规体系和立法状况等内容的基础上，详细介绍了制药工业废水、废气废渣的处理技术，并结合制药工业三废综合处理，以工程实例形式说明了制药工业三废的综合处理技术、方法和控制工艺流程。

1、地表流人工湿地

表面流湿地与地表漫流土地处理系统非常相似，不同的是：

（1）在表面流湿地系统中，四周筑有一定高度的围墙，维持一定的水层厚度（一般为10~30cm）；

（2）湿地中种植挺水型植物（如芦苇等）。

向湿地表面布水，水流在湿地表面呈推流式前进，在流动过程中，与土壤、植物及植物根部的生物膜接触，通过物理、化学以及生物反应，污水得到净化，并在终端流出。

2、潜流式人工合成湿地

潜流式人工合成湿地的形式分为垂直流潜流式人工湿地和水平流潜流式人工湿地。利用湿地中不同流态特点净化进水。经过潜流式湿地净化后的河水可达到地表水Ⅲ类标准，再通过排水系统排放。

3、垂直流潜流式人工湿地

在垂直潜流系统中，污水由表面纵向流至床底，在纵向流的过程中污水依次经过不同的专利介质层，达到净化的目的。垂直流潜流式湿地具有完整的布水系统和集水系统，其优点是占地面积较其它形式湿地小，处理效率高，整个系统可以完全建在地下，地上可以建成绿地和配合景观规划使用。

4、水平流潜流式人工湿地：

是潜流式湿地的另一种形式，污水由进水口一端沿水平方向流动的过程中依次通过砂石、介质、植物根系，流向出水口一端，以达到净化目的。

5、沟渠型人工湿地：

沟渠型湿地床包括植物系统、介质系统、收集系统。主要对雨水等面源污染进行收集处理，通过过滤、吸附、生化达到净化雨水及污水的目的。是小流域水质治理、保护的有效手段。

湿地的功能：

湿地的功能是多方面的，它可作为直接利用的水源或补充地下水，又能有效控制洪水和防止土壤沙化，还能滞留沉积物、有毒物、营养物质，从而改善环境污染；它能以有机质的形式储存碳元素，减少温室效应，保护海岸不受风浪侵蚀，提供清洁方便的运输方式……

它因有如此众多而有益的功能而被人们称为“地球之肾”。湿地还是众多植物、动物特别是水禽生长的乐园，同时又向人类提供食物（水产品、禽畜产品、谷物）、能源（水能、泥炭、薪柴）、原材料（芦苇、木材、药用植物）和旅游场所，是人类赖以生存和持续发展的重要基础。

随着环境保护的迅速发展，人们对湿地功能也有了广泛的认识。湿地作为地球之肾，担负着对地球自然水体的净化和处理功能。由于城市中天然湿地的逐渐减少和消亡，因此人工湿地以其独到的优越性受到了越来越多的关注和发展。

人工湿地系统水质净化技术作为一种新型生态污水净化处理方法,其基本原理是在人工湿地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。当污水通过湿地系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，而使水质得到净化。

人工湿地系统水质净化的关键在于工艺的选择和对植物的选择及应用配置。如何选择和搭配适宜的湿地植物，并且将其应用于不同类型的湿地系统中成了我们在营建人工湿地前必须思考的问题。

1．人工湿地污水处理系统植物的选用原则（1）（2）

1.1 植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能；

管理简单、方便是人工湿地生态污水处理工程的主要特点之一。若能筛选出净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,将会减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多麻烦。一般应选用当地或本地区天然湿地中存在的植物。

1.2 植物具有很强的生命力和旺盛的生长势；

① 抗冻、抗热能力

由于污水处理系统是全年连续运行的,故要求水生植物即使在恶劣的环境下也能基本正常生长,而那些对自然条件适应性较差或不能适应的植物都将直接影响净化效果。

② 抗病虫害能力

污水生态处理系统中的植物易滋生病虫害,抗病虫害能力直接关系到植物自身的生长与生存,也直接影响其在处理系统中的净化效果。

③ 对周围环境的适应能力

由于人工湿地中的植物根系要长期浸泡在水中和接触浓度较高且变化较大的污染物,因此所选用的水生植物除了耐污能力要强外,对当地的气候条件、土壤条件和周围的动植物环境都要有很好的适应能力。

1.3 所引种的植物必须具有较强的耐污染能力；

水生植物对污水中的BOD5、COD、TN、TP主要是靠附着生长在根区表面及附近的微生物去除的,因此应选择根系比较发达，对污水承受能力强的水生植物。

1.4 植物的年生长期长，最好是冬季半枯萎或常绿植物；

人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。

1.5 所选择的植物将不对当地的生态环境构成隐患或威胁，具有生态安全性；

1.6 具有一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。

若所处理的污水不含有毒、有害成分,其综合利用可从以下几个方面考虑:①作饲料,一般选择粗蛋白的含量>20%(干重)的水生植物；②作肥料,应考虑植物体含肥料有效成分较高,易分解；③生产沼气,应考虑发酵、产气植物的碳氮比,一般选用植物体的碳氮比为25～30.5/1；④工业或手工业原料，如芦苇可以用来造纸，水葱、灯心草、香蒲、莞草等都是编制草席的原料。

由于城镇污水的处理系统一般都靠近城郊,同时面积较大,故美化景观也是必须考虑的。

然而在实际工作中，很多人工湿地的工艺设计者和建设者考虑得最多的是植物的独有性和观赏价值等表在因素，没有考虑到栽种该植物后的植株生长效果、湿地的运行效果、生长表现以及对生态的安全性等，导致人工湿地在运行一段时间后功能骤降或运行费用剧增，最后导致系统瘫费或闲置。

2．人工湿地植物特性的研究及植物配置分析

2．1 根据植物类型分析

2．1．1 漂浮植物

漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。

根据对这些植物的植物学特性进行分析，发现它们具有以下几个特点：①生命力强，对环境适应性好，根系发达；②生物量大，生长迅速；③具有季节性休眠现象，如冬季休眠或死亡的水葫芦、大薸、水蕹菜，夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。生长的旺盛季节主要集中在每年的3-10月或9月-次年5月；④生育周期短，主要以营养生长为主，对N的需求量最高。

由于漂浮植物具有上述的植物学特性，因此，在进行人工湿地植物配置的时候我们必须充分考虑它们各自的优点：①由于这类植物的环境适应能力强，因此在进行植物配置时应当作地方优势品种予以优先考虑；②人工湿地系统中，水体中养分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，生物量大、根系发达、年生育周期多和吸收能力好的植物成为我们选择的目标；③利用植物季节性休眠特性，我们可以给予正确的植物搭配，如冬季低温时配置水芹菜而夏季高温时则配置水葫芦、大薸等适宜高温生长的植物，以避免因植物品种选择搭配单一而出现季节性的功能失调现象；④由于这类植物以营养生长为主，对N的吸收利用率要高，因此，在进行植物配置时应重视其对N的吸收利用效果，可作为N去除的优势植物而加以利用，从而提高系统对N的去除效果。

2．1．2 根茎、球茎及种子植物

这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角、薏米、芡实等。它们或具有发达的地下根茎或块根，或能产生大量的种子果实，多为季节性休眠植物类型，一般是冬季枯萎春季萌发，生长季节主要集中在4-9月。

根茎、球茎、种子类植物具有以下特点：①耐淤能力较好，适宜生长在淤土层深厚肥沃的地方，生长离不开土壤；②适宜生长环境的水深一般为40-100CM左右；③具有发达的地下块根或块茎，其根茎的形成对P元素的需求较多，因此，对P的吸收量较大；④种子果实类植物，其种子和果实的形成需要大量的P和K元素。（3）

由于这类植物具有以下特点，因此在进行人工湿地植物应用配置时应予以充分考虑：①基于这些植物的特性，其应用一般为表面流人工湿地系统和湿地的稳定系统；②利用这些植物的生长（主要是块根、球茎和果实的生长）需要大量的P、K元素的特性，将其作为P去除的优势植物应用，以提高系统对P的去除效果。

2．1．3 挺水草本植物类型

这类植物包括芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等，为人工湿地系统主要的植物选配品种。这些植物的共同特性在于：①适应能力强，或为本土优势品种；②根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对N和P、K的吸收都比较丰富；③能于无土环境生长。

根据这类植物的生长特性，它们可以搭配种植于潜流式人工湿地，也可以种植于表流式人工湿地系统中。

根据植物的根系分布深浅及分布范围，可以将这类植物分成四种生长类型，即深根丛生型、深根散生型、浅根丛生型和浅根散生型。

（1）深根丛生型的植物，其根系的分布深度一般在30CM以上，分布较深而分布面积不广。植株的地上部分丛生，如皇竹草、芦竹、旱伞竹、野茭草、薏米、纸莎草等。由于这类植物的根系入土深度较大，根系接触面广，配置栽种于潜流式人工湿地中更能显示出它们的处理净化性能。

（2）深根散生型植物根系一般分布于20-30CM之间，植株分散，这类植物有香蒲、菖蒲、水葱、藨草、水莎草、野山姜等，这类植物的根系入土深度也较深，因此适宜配置栽种于潜流式人工湿地。

（3）浅根散生型的一些植物如美人蕉、芦苇、荸荠、慈姑、莲藕等，其根系分布一般都在5-20CM之间。由于这些植物的根系分布浅，而且一般原生于土壤环境，因此适宜配置于表流式人工湿地中。

（4）浅根丛生型的植物如灯心草、芋头等丛生型植物，由于根系分布浅，且一般原生于土壤环境，因此仅适宜配置于表面流人工湿地系统中。

2．1．4 沉水植物类型

沉水植物一般原生于水质清洁的环境，其生长对水质要求比较高，因此，沉水植物只能用作人工湿地系统中最后的强化稳定植物加以应用，以提高出水水质。

2．1．5 其它类型的植物

一些如水生景观植物之类的，由于长时间的人工选择，使其对污染环境的适应能力比较弱，因此也只能作为最后的强化稳定植物或湿地系统的景观植物而应用。

2．2 根据植物原生环境分析

根据植物的原生环境分析，原生于实土环境的一些植物如美人蕉、芦苇、灯心草、旱伞竹、皇竹草、芦竹、薏米等，其根系生长有一定的向土性，配置于表面流湿地系统中，生长会更旺盛。但由于它们的根系大都垂直向下生长，因此，净化处理的效果不及应用于潜流式湿地中；对于一些原生于沼泽、腐殖层、草炭湿地、湖泊水面的植物如水葱、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生长已经适应了无土环境，因此更适宜配置于潜流式人工湿地；而对于一些块根块茎类的水生植物如荷花、睡莲、慈姑、芋头等则只能配置于表面流湿地中。

2．3 根据植物对养分的需求类型分析

根据植物对养分的需求情况分析，由于潜流式人工湿地湿地系统填料之间的空隙大，植物根系与水体养分接触的面积要较表流式人工湿地湿地广，因此对于营养生长旺盛、植株生长迅速、植株生物量大、一年有数个萌发高峰的植物如香蒲、水葱、苔草、水莎草等植物适宜栽种于潜流湿地；而对于营养生长与生殖生长并存，生长相对缓慢，一年只有一个萌发高峰期的一些植物如芦苇、茭草、薏米等则配置于表面流湿地系统。

2．4 根据植物对污水的适应能力分析

不同植物对污水的适应能力不同。一般高浓度污水主要集中在湿地工艺的前端部分。因此，在人工湿地建设时，前端工艺部分如强氧化塘、潜流湿地等工艺一般选择耐污染能力强的植物品种。末端工艺如稳定塘、景观塘等处理段中，由于污水浓度降低，因此可以更多考虑植物的景观效果。

3．小结

一个人工湿地系统的建立，植物的选择和配置是很重要的考虑因素。在系统建立和植物栽种配置时要将系统的主要功能与植物的植物学特性充分结合起来考虑。只有这样，才能充分发挥不同植物各自的优势，达到更好的处理净化效果。

湿地植物的栽种配置要根据具体的应用环境和系统工艺来确定，对于一些应用工艺范围较广的植物类型，要充分考虑其在该工艺中的优势，能使其充分发挥自己的长处而居于主导地位。

为达到全面的处理和利用效果，应进行有机的搭配，如深根系植物与浅根系植物搭配，丛生型植物与散生型植物搭配，吸收N多的植物与吸收P多的植物搭配，以及常绿植物与季节性植物的季相搭配等。在进行综合处理的一些工艺或工艺段中，切忌配置单一品种，以避免出现季节性的功能下降或功能单一。作为湿地公园规划建设的人工湿地还要考虑景观搭配。