人工濕地的分類及結構

人工濕地的分類及結構目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1人工濕地的定義 1\o"CurrentDocument"2人工濕地的分類及結構 1\o"CurrentDocument"2.1按濕地植物種類 1\o"CurrentDocument"2.2按濕地功能定位和用途 2\o"CurrentDocument"2.2.1水質(zhì)處理型人工濕地 2\o"CurrentDocument"2.2.2生境支持型人工濕地 3\o"CurrentDocument"2.2.3景觀游憩型人工濕地 3\o"CurrentDocument"2.2.4雨洪調(diào)蓄型人工濕地 4\o"CurrentDocument"2.3按水的流動狀態(tài) 4\o"CurrentDocument"2.3.1表面流濕地 4\o"CurrentDocument"2.3.2水平潛流濕地 5\o"CurrentDocument"2.3.3垂直潛流濕地 6人工濕地的分類及結構1人工濕地的定義濕地是一種具有多功能的生態(tài)系統(tǒng)，被譽為“地球之腎”，具有保持水源、凈化水質(zhì)、蓄洪防早、調(diào)節(jié)氣候和維護生物多樣性等重要作用?！稘竦毓s》將其定義為：不問其為天然或人工長久或暫時性的沼澤地、泥炭地水域地帶，靜止或流動的淡水、半咸水、咸水體，包括低潮時水深不超過6m的水域。自然濕地和人工濕地是自然界中常見的兩類濕地。美國濕地專家博士Hammer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(zhì)、挺水與沉水植被、動物和水體組成的復合體”。具體地，人工濕地就是通過模擬天然濕地的結構與功能，選擇適宜的地理位置、地形，根據(jù)人們的需要人工建造和監(jiān)督控制的濕地。因此，人工濕地的概念有廣義和狹義之分。廣義的人工濕地是指人類為滿足生產(chǎn)、生活、防災、污水處理等目的人工修的濕地（如塘壩、魚塘、水景、稻田、水庫、潛流濕地等）。它以人類利益為主要目標，以社會服務為主要功能，不僅可以用于污水處理，還可以用于營造景觀、恢復自然濕地等，因此可稱為“功能性人工濕地”。其中，主要用于實現(xiàn)水質(zhì)改善功能的人工濕地，可以稱為水凈化人工濕地。它可以分為水生植物系統(tǒng)（包括浮水植物系統(tǒng)、沉水植物系統(tǒng)、挺水植物系統(tǒng)）和濕生（耐濕）植物系統(tǒng)。本文所指的人工濕地是狹義的人工濕地，即人工濕地污水處理系統(tǒng)。人工濕地污水處理系統(tǒng)是人工建造的、可控制的和人工化的濕地系統(tǒng)，其設計和建造是通過對濕地自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學和生物作用的優(yōu)化組合來進行污水處理。人工濕地對水的凈化是填料、植物和微生物共同作用的結果。2人工濕地的分類及結構2.1按濕地植物種類按照不同的分類方式，人工濕地可分為不同種類。如按濕地植物種類可分為挺水植物人工濕地系統(tǒng)、浮生植物人工濕地系統(tǒng)和沉水植物人工濕地系統(tǒng)挺水系統(tǒng)7 : 洋生系統(tǒng) 沉水系統(tǒng)挺水系統(tǒng)7 : 洋生系統(tǒng) 沉水系統(tǒng)圖2-1按濕地植物種類分2.2按濕地功能定位和用途若按濕地的功能定位和用途，人工濕地又可分為水質(zhì)處理型濕地、生境支持型濕地、景觀游憩型濕地及雨洪調(diào)蓄型幾種類型。2.2.1水質(zhì)處理型人工濕地水質(zhì)處理型人工濕地是適用于處理農(nóng)村生活污水、農(nóng)田退水和地表徑流等的人工濕地。該類型小微濕地選取特殊的填料作為基質(zhì)，并采用針對性的結構設計，為水質(zhì)處理型植物及微生物創(chuàng)造良好的生長條件，從而使其可以極大地發(fā)揮濕地的生物凈化能力，使水中的有機物、氮、磷、重金屬和一些有毒有害物質(zhì)沉淀、降解或進入生物循環(huán)鏈，實現(xiàn)污水的低成本生態(tài)處理。圖2-2水質(zhì)處理型人工濕地圖2-2水質(zhì)處理型人工濕地2.2.2生境支持型人工濕地因濕地處于水陸系統(tǒng)的過渡地帶，濕地中動植物的性質(zhì)、結構兼有兩種系統(tǒng)的部分特征，具有豐富的生物多樣性。生境支持型人工濕地的營造主要通過對濕地中水源、地形、土壤、動植物因子的設計，以期為當?shù)氐膭又参锾峁┻m宜的生境。生境支持型小微濕地適用于人為活動較少，生物多樣性較豐富的區(qū)域。圖2-3生境支持型人工濕地2.2.3景觀游憩型人工濕地景觀游憩型人工濕地的建設側重于為當?shù)鼐用裉峁┯瓮骀覒虻膱鏊m用于人口較為集中、景觀需求較高的區(qū)域。景觀游憩型小微濕地在實現(xiàn)生境支持、水質(zhì)凈化、雨洪調(diào)蓄等濕地功能的同時融合人文景觀，具有生態(tài)、科學、教育以及歷史文化等多重價值。圖2-4景觀游憩型人工濕地2.2.4雨洪調(diào)蓄型人工濕地雨洪調(diào)蓄型人工濕地主要突出小微濕地吸收和存儲洪水、調(diào)節(jié)小環(huán)境水位的作用。雨洪調(diào)蓄型小微濕地的構建可結合濕地景觀及濕地凈化功能，設計為多功能調(diào)蓄池，即平時可發(fā)揮正常的水體凈化、休閑娛樂等功能，在暴雨發(fā)生時著重發(fā)揮調(diào)蓄功能，實現(xiàn)土地資源的多功能利用。圖2-5雨洪調(diào)蓄型人工濕地2.3按水的流動狀態(tài)在污水處理領域，按照系統(tǒng)布水方式及污水在系統(tǒng)中的流動方式，也可將人工濕地分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地、垂直潛流人工濕地三種類型。不同類型的人工濕地污水處理系統(tǒng)具有不同的技術特征和適應性，其水質(zhì)凈化效果亦有差異。2.3.1表面流濕地表面流人工濕地：具有自由水面，所以也稱自由水面人工濕地。其與自然濕地相類似，采用表面布水的設計方式，水面暴露于大氣，水位通常較淺（一般為0.1m?0.6）污水經(jīng)布水渠進入濕地床體，污水在整個人工濕地的表層水平推流式流動，通過濕地植物、基質(zhì)及內(nèi)部微生物間物理、化學、生物的綜合作用得到凈化，然后，水流至濕地末端而流出，完成整個污水凈化過程。

圖2-6表面流人工濕地機構示意圖由于與大氣具有廣闊的接觸面積，使得表面流濕地系統(tǒng)氧氣供應充足，對懸浮物、有機物的去除效果較好；但對氮、怫的去除率相對較低。表面流人工濕地具有投資低，運行管理簡便等優(yōu)點，同時有水力負荷低、占地面積大、夏季蚊繩滋生、易受氣候條件影響等缺點。該系統(tǒng)多見于北美地區(qū)，一般應用于江河湖泊的水質(zhì)凈化及生態(tài)修復。圖2-7表面流人工濕地構建意向圖2.3.2水平潛流濕地水平潛流人工濕地：一般由土壤和各種填料組成的基質(zhì)層、表層種植的濕地植物及其深入基質(zhì)層的發(fā)達根系構成的根區(qū)微生物組成。底部一般設有隔水層，用于將系統(tǒng)底部與地表分開，防止污水滲入地下；且系統(tǒng)縱向有一定的坡度保證污水順暢流過。污水一般由沿濕地床構建的布水溝（內(nèi)置填料）或布水管進入濕地系統(tǒng)內(nèi)，沿基質(zhì)層下部形成潛流并呈水平滲濾推進，通過基質(zhì)表層的生物膜、豐富的植物根系及基質(zhì)的截留等作用得到凈化，然后，從系統(tǒng)末端集水管流出。為節(jié)約濕地面積可設計為多層潛流方式，在出水端填料層不同高度處設置出水管，

從而達到控制、調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)水位的目的。圖2-8水平潛流人工濕地結構示意圖與表面流人工濕地相比，由于水平潛流人工濕地中基質(zhì)填料的作用得到了充分的發(fā)揮，故系統(tǒng)、、及重金屬等污染物去除效果較好，該系統(tǒng)還具有保溫性良好，水力負荷高，運行效果受氣候條件影響小、衛(wèi)生條件較好等特點，但其存在投資較高、管理相對復雜、且對氮、磷去除效果欠佳等缺點。水平潛流人工濕地常見于英、德、丹麥等歐洲國家，目前己廣泛應用于石油化工、造紙、制革、鋼鐵、制藥等工業(yè)廢水及生活污水處理領域。圖2-9水平潛流人工濕地構建意向圖2.3.3垂直潛流濕地垂直潛流人工濕地：是在水平潛流人工濕地基礎上改進的一種工藝，兼具水平潛流濕地和土地滲濾處理系統(tǒng)的特征。污水經(jīng)地表布水裝置，垂直下行滲流入床體底部，通過系統(tǒng)地表與地下滲濾過程中發(fā)生的物理、化學和生物反應得到凈化，最后經(jīng)底部集水管或集水溝流出。垂直潛流濕地通常采用間歇進水，氧通過

空氣自由擴散與植物根莖運輸進入濕地內(nèi)部，使整個系統(tǒng)處于不飽和狀態(tài)或半飽和狀態(tài)，故該系統(tǒng)硝化能力強，氮去除效果較好。圖2-10下行垂直流人工濕地結構示意圖圖2-11上行垂直流人工濕地結構示意圖同樣，垂直潛流人工濕地具有水力負荷較大，占地面積相對較小的優(yōu)點，存在施工要求高、操控復雜、有機物去除能力欠佳、易發(fā)生堵塞及蚊幡滋生等問題，目前主要用于富營養(yǎng)水體、景觀水體處理，不如水平潛流濕地應用廣泛。圖2-12垂直流人工濕地構建意向圖

表2.1三種類型人工濕地比較類型表面流人工濕地水平潛流人工濕地垂直潛流人工濕地特點污水在濕地的表面流動，水位較淺，多在0.1?0.6m,與自然濕地最為接近污水在濕地床的內(nèi)部流動，從一端水平流過填料床污水在濕地床的內(nèi)部流動，從濕地表面縱向流向填料床的底部，或者從底部流向頂部。優(yōu)點/r/