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人工湿地

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人工湿地是经过工程设计系统,利用自然功能的植被、土壤和生物来处理废水。根据废水的类型,必须相应地调整人工湿地的设计。人工湿地已被用于处理集中式废水和现场废水。如果存在大量悬浮固体或可溶性有机物(以BOD和COD衡量),建议进行初级处理。

与天然湿地类似,人工湿地还可以充当生物滤池和/或可以从水中去除多种污染物(例如有机物、营养物、病原体、重金属)。人工湿地不是一项专门为去除病原体而设计的卫生技术,而是为去除其他水质成分(如悬浮固体、有机物和养分)而设计的。所有类型的病原体(即细菌、病毒、原生动物和蠕虫)都有望在人工湿地中得到一定程度的去除。表层湿地比表层湿地提供更大的病原体去除能力

人工湿地主要有两种类型:地下流和地面流人工湿地。种植的植被在去除污染物方面起着重要作用。通常由沙子和砾石组成的滤床起着同等重要的作用。一些人工湿地也可以作为本地和迁徙野生动植物的栖息地,尽管这不是其主要目的。地下流动人工湿地设计为通过砾石和沙床的水具有水平流动或垂直流动。垂直流系统比水平流系统具有更小的空间需求。

人工湿地

概述

人工湿地是水体的工程序列,旨在过滤和处理污水,工业废水或雨水径流中发现的水污染物。人工湿地被用于废水处理或用于灰水治疗。它们可以在化粪池后用于初级处理(或其他类型的系统),以便将固体与液体流出物分离。但是,某些人工湿地设计并未使用预先的初级处理。

湿地中的植被提供了一种基质(根、茎和叶),微生物在分解有机物质时可以在其上生长。这种微生物群落被称为附生植物。浮游植物和天然化学过程负责大约90%的污染物去除和废物分解。植物清除了大约百分之七到百分之十的污染物,并在它们腐烂时充当微生物的碳源。不同种类的水生植物重金属吸收率不同,这是在用于水处理的人工湿地中选择植物的考虑因素。人工湿地有两种基本类型:地下流和地面流湿地。

人工湿地是基于自然界的解决方案和植物修复的一个例子。

许多管理机构将处理湿地列为控制城市径流的建议“最佳管理方法”之一。

类型和设计注意事项

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人工湿地的三种主要类型包括:

  • 地下流动构造的湿地-该湿地可以是垂直流动(流出物垂直移动,从种植层向下穿过底物并向外流出),也可以是水平流动(流出物水平移动、平行于表面)
  • 地表人工湿地(该湿地具有水平流)
  • 漂浮处理湿地

前一种放置在带有底物的水池中,以提供一个表面积,可在上面形成大量降解生物膜的废物,而后者则依赖于一个充满水的处理水池,在该水池上将水生植物保持浮选状态,直至形成厚厚的垫子。形成生物膜的根和根茎。在大多数情况下,底部都衬有聚合物土工膜,混凝土或粘土(如果有合适的粘土类型),以保护地下水位和周围的地面。底材可以是砾石-通常是石灰石或浮石/火山岩,具体取决于当地的可用性,沙子或各种尺寸介质的混合物(对于垂直流动人工湿地而言)。

地下流

在地下流动的人工湿地中,废水的流动发生在植物的根部之间,并且没有水的渗入(它保持在砾石以下)。结果,该系统更有效,不吸引蚊子,气味更少,并且对冬季条件不敏感。而且,需要较少的面积来净化水。该系统的缺点是进气口,尽管某些较大尺寸的砾石通常可以解决此问题,但进气口容易堵塞或生物堵塞。

地下流湿地可进一步分为水平流或垂直流人工湿地。在垂直流动的湿地中,废水从种植层垂直向下移动穿过基质并向外移动(需要使用气泵对床进行充气)。在水平流人工湿地中,废水通过重力水平移动,平行于地表,没有地表水,从而避免了蚊子滋生。与水平流人工湿地相比,垂直流人工湿地被认为更有效,所需面积更少。但是,它们需要间歇加载,其设计需要更多的专业知识,而水平流人工湿地可以连续接收废水并且更易于建造。

由于效率的提高,垂直流动的地下人工湿地每人当量仅需要约3平方米(32平方英尺)的空间,在炎热的气候下可降至1.5平方米。

法国系统”结合了原废水的一级和二级处理。流出物通过各种过滤床,这些过滤床的颗粒尺寸逐渐变小(从砾石到沙子)。

应用

地下流湿地可以处理各种不同的废水,例如家庭废水、农业废水、造纸厂废水、采矿径流、制革或肉类加工废水、雨水。

废水的质量由设计决定,应针对预期的回用应用(如灌溉或厕所冲洗)或处理方法进行定制。

设计注意事项

根据人工湿地的类型、废水会流过砾石,而稀疏的沙质介质会在植物上生根。甲砾石介质(一般石灰石或火山岩lavastone)可以用作阱(使用lavastone的将允许的约20%以上的石灰石的表面还原)主要部署在水平流动系统虽然它不工作如像沙子一样有效(但沙子会更容易堵塞)。

人工建造的地下流湿地是指二级处理系统,这意味着污水首先需要通过一级处理才能有效去除固体。这样的主要处理可以包括除砂和砂砾、油脂捕集器、堆肥过滤器、化粪池、厌氧折流板反应器或上流厌氧污泥床(UASB)反应器。以下处理基于不同的生物学和物理过程,例如过滤、吸附或硝化。最重要的是通过有氧细菌或兼性细菌的生物膜进行生物过滤。滤床中的粗砂为微生物生长提供了表面,并支持了吸附和过滤过程。对于那些微生物、氧气供应需要足够。

特别是在温暖干燥的气候下,蒸散和降水的影响非常明显。在失水的情况下,垂直流动的湿地比水平流动的湿地更好,因为上层不饱和且保留时间更短,尽管垂直流动的系统更依赖于外部能源。在设计水平流系统时要考虑蒸散量(降雨也是如此)。

如果处理生活废水或黑水,则废水的颜色可能为淡黄色或褐色。经过处理的灰水通常不带颜色。关于病原体水平,经过处理的灰水符合病原体水平的标准,可安全排放到地表水中。处理过的生活废水可能需要进行三次处理,具体取决于预期的回用应用。

芦苇床的种植在欧洲建造的地下流湿地中很普遍,尽管至少可以使用其他二十种植物。可以使用许多快速生长的定时器植物,例如,香蒲和莎草。

操作与维护

过载峰值不会造成性能问题,而连续过载会由于过多的悬浮固体,污泥或脂肪而导致处理能力的损失。

地下流动湿地需要执行以下维护任务:定期检查预处理过程,使用泵时进行的检查,进水量和滤床上的分布情况。

与其他类型的比较

与地面流湿地相比,地下湿地对蚊子的热情度较低,因为没有水暴露在地表。蚊子可能是地表流人工湿地中的一个问题。地下流量系统的优点是与地面流量相比,用于水处理的土地面积更少。但是,地表流湿地可能更适合野生动植物栖息地。

与常规的市政废水处理厂相比,对于城市应用而言,地下流动人工湿地的面积要求可能是一个限制因素。诸如需氧污泥处理厂,滴滤池、转盘、潜水式曝气滤池或膜式生物反应器等高速率好氧处理工艺所需的空间较小。与那些技术相比,地下流动人工湿地的优势在于其操作稳健性,这在发展中国家尤为重要。人工湿地不产生二次污泥(污水污泥)的事实是另一个优势,因为无需进行污水污泥处理。但是,主要沉淀池中的主要污泥确实会产生,需要清除和处理。

费用

地下流动人工湿地的成本主要取决于必须填充河床的沙子的成本。另一个因素是土地成本。

表面流

地表流人工湿地始终在植物的根部产生水平的废水,而不是垂直的废水。与地下流动人工湿地相比,它们需要相对较大的面积来净化水,并且在冬天可能会增加气味并降低性能。

地表流湿地的外观与废水处​​理池(例如“废物稳定池”)相似,但在技术文献中并未归类为池。

由于水暴露在直射的阳光下,自然腐烂,高等生物的捕食,沉积和紫外线辐射破坏了病原体。水下的土壤层是厌氧的,但植物的根部释放出周围的氧气,这使生物和化学反应复杂化。

地表流湿地可以由多种土壤类型来支持,包括月桂泥和其他粉质粘土。

但是,地表流动的湿地可能会促使蚊子繁殖。它们还可能产生大量藻类,从而降低了出水水质,并且由于开放水域表面的蚊子和异味,将它们纳入城市社区更加困难。


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词条目录
  1. 人工湿地
  2. 概述
  3. 类型和设计注意事项
  4. 地下流
  5. 应用
  6. 设计注意事项
  7. 操作与维护
  8. 与其他类型的比较
  9. 费用
  10. 表面流

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