【文章內(nèi)容簡介】 下可用以下反應動力學公式描述：基于人工濕地的影響因素較為復雜，各國研究者對濕地床的尺寸提出了不同的計算方法。Reed建議FWS系統(tǒng)可用下列方程計算[8]：Tchobanoglour建議，設計水溫為T時，反應動力學速率常數(shù)可由下式確定[8]：當濕地床的底坡或水力坡度不小于1%時，上述方程可調(diào)整為： 對床表面積As，Kaklec和Knight建議用下式計算：初步設計時，k值可取34m/y，背景BOD5值可由下式計算：。FWS系統(tǒng)的有機負荷隨廢水性質和條件變化很大，其范圍在18～110kgBOD5(had)。一般只作為設計校核的指標，它的控制對維持系統(tǒng)好氧狀態(tài)及防止蚊蟲、惡臭等非常重要。FWS系統(tǒng)的水力負荷可達150～500m3/(had)。在確定水力負荷的同時應考慮氣候、土壤狀況、滲透系數(shù)和植被類型等場地類型，還應考慮接納水體的水質要求，尤其注意由于蒸發(fā)、蒸騰的失水量對夏季處理的影響及在干旱地區(qū)設計濕地的可行性[7]。在特殊情況下，要求濕地設計達到零排放時，濕地中的水主要通過蒸發(fā)、蒸騰、補充地下水或系統(tǒng)內(nèi)回用等途徑完成，這時水力負荷及水平衡計算是設計時需要重點考慮的問題。 SFS系統(tǒng)的設計[7]1．濕地床坡度的確定。在SFS系統(tǒng)中，水流有兩種流態(tài)，層流和紊流。當濕地床中所用填料的粒徑不大，污水充滿整個填料縫隙并處于飽和狀態(tài)時水流為層流，此時填料床的坡度可用Darcy公式計算[8,10]：對于其中的滲透系數(shù)Ks，到目前為止尚無準確的測定，如果是以礫石為主的濕地床，歐洲人建議取103m/s，而美國的經(jīng)驗認為Ks不宜大于104m/s。一般認為當濕地床中的滲流雷諾數(shù)Re大于1～10時，水流變?yōu)槲闪鳎藭r不宜用Darcy定律來描述了，尤其是當采用的填料粒徑較大時，則需要考慮水流的擾動作用了。此時宜用Ergun公式來描述[8,10]，即：2．濕地床表面積的確定。濕地的表面積As可用下計算[8]：式中KT與溫度的關系為。據(jù)有關文獻報道和實際試驗，某一特定SFS系統(tǒng)的K20與床體填料的孔隙率n有關，關系式為，對典型城市污水取K0=，高濃度有機工業(yè)廢水K0=。英國人Kitkutb推薦用下列公式計算表面積：。附－符號說明：Ac，As—濕地床的橫截面積，表面積，m2； Se，So—進水、出水BOD5，mg/L； Q—平均設計流量，m3/d； Ks—滲透系數(shù)，m3/(m2d)；K20，KT—溫度20℃，T℃時的速率常數(shù)，d1；Ko—某一填料中植物根系充分發(fā)展后的最佳速率常數(shù)，d1； L—濕地床長度，m； W—濕地床寬度，m； D—濕地床深度，m； S—底坡或水力坡度。由上述各式，即可確定濕地床的基本尺寸。濕地床長度通常定為20～50m，過長易造成濕地床中的死區(qū)，且使水位難于調(diào)節(jié)，不利于植物的栽培。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。在借鑒有關經(jīng)驗的基礎上人們建議，通過填料橫截面的平均流速Q(mào)/，以避免對填料根莖結構的破壞。3．濕地床深度的確定。濕地床的設計深度，一般要根據(jù)所栽種的植物種類及其根系的生長深度來確定，以保證濕地床中的必要的好氧條件。對于蘆葦濕地系統(tǒng)，用于處理城市或生活污水，～；而用于較高濃度有機工業(yè)廢水的處理時，～。為保證濕地深度的有效使用，在運行的初期應適當將水位降低以促進植物根系向填料床的深度方向生長，濕地床的底坡一般在1%或稍大些，最大可達8%，具體應該根據(jù)填料性質及濕地尺寸加以確定，如對以礫石為填料的濕地床，其底坡一般可取2%。表2[7]為深圳白泥坑人工濕地系統(tǒng)各單元的設計參數(shù)。表2 深圳白泥坑人工濕地系統(tǒng)各單元的設計參數(shù) 項目 單元 長/ 個數(shù) m寬/ m碎石粒徑/ 碎石層厚/ mmcm池底坡度/ %水力負荷/(m3/m3d)第一級 3 42 1050 40100 1， 第二級 2 47 1030 50120 ， 第三級 3 30 190（停留4天）第四級 3 54 19 510 60100 ，1， 進出水系統(tǒng)的布置濕地床進水系統(tǒng)的設計應盡量保證配水的均勻性，一般采用多孔管或三角堰等。多孔管可設于床面上或埋于床面以下，埋于床面下的缺點是配水調(diào)節(jié)較為困難。多孔管設于床面上方時，以防床面淤泥和雜草積累而影響配水。同時應定期清理沉淀物和雜草等，保證系統(tǒng)配水的均勻性。系統(tǒng)的進水流量可通過閥或閘板調(diào)節(jié)，過多的流量或緊急變化時應有溢流、分流措施。濕地出水系統(tǒng)的設計可采用溝排、管排、井排等方式，合理的設計應考慮受納水體的特點、濕地系統(tǒng)的布置及場地的原有條件。為有效地控制濕地水位，一般在填料層底部設穿孔集水管，并設置旋轉彎頭和控制閥門。對嚴寒地區(qū)，進、出水管的設置須考慮防凍措施，并在系統(tǒng)的必要部位設置控制閥和放空閥。 濕地的水位控制通常，濕地進水的水位是不變的，為使污水在床體內(nèi)以推流式流動，須對床層的水位加以控制。通常，SFS系統(tǒng)對水位的控制有幾點要求：①在系統(tǒng)接納最大設計流量時，濕地進水端不出現(xiàn)雍水，以防發(fā)生表面流；②在系統(tǒng)接納最小設計流量時，出水端不出現(xiàn)填料床面的淹沒，以防出現(xiàn)表面流；③為了利于植物的生長，床中水面浸沒植物根系的深度應盡量均勻，并盡量使水面坡度和底坡基本一致[7]。當出水端控制水面時，床堤的底坡選擇對工程造價和水流流態(tài)有較大影響。因此，濕地床的底坡應盡可能地與床體的水面線坡度一致，且濕地床的長度不宜過長，過長易增加植物浸沒深度的不均勻性，同時水流易形成大片的死區(qū)，將增加出水端水位控制的難度。 防止地下水污染為防止?jié)竦叵到y(tǒng)因滲漏而造成地下水污染，要求在工程時盡量保持原土層，并在原土層上設置防滲層。防滲層的設置方法有多種，～，或油毛氈密封鋪墊等，為防止床體填料尖角對薄膜的損壞，施工時可在塑料薄膜上預鋪一層細砂。存在的問題與研究設想在我國，人工濕地污水處理技術還處于開發(fā)階段，還沒有成熟的設計參數(shù)，工業(yè)設計也還處于試驗階段，其中存在的很多問題都有待研究和解決。 存在的問題人工濕地污水處理技術中存在的問題可以概述如下：（1）人工濕地的基質種類比較單一，只有土壤、礫石和沙等幾種，難以處理特殊污染物的水體，而且基質中的某些化學組成還可能抑制水體中某些污染物的去除。（2）人工濕地植物種類單一，常用的濕地植物主要為蘆葦、菖蒲、香蒲等挺水植物，實際應用中只選用其中的一種或幾種植物，這樣必然影響系統(tǒng)的處理效果。（3）關于人工濕地去除污染物機理的研究雖然取得了很大的進展，但總體上看還無法為其工藝設計提供有力的理論指導，有待進一步深入，特別是對水體中主要污染物如N、P 元素及重金屬元素的去除機理尚不十分清楚。（4）污水在人工濕地中運行情況相當復雜，給人們對其水力學特征的研究帶來了很大困難，一些工藝參數(shù)只能依據(jù)實踐經(jīng)驗，因而導致了系統(tǒng)水力學設計不合理，出水效果不理想。（5）目前關于人工濕地污染物降解動力學的研究雖已取得一定進展[11,12]，但采用的模型都是濕地床的靜態(tài)宏觀模型，沒有考慮傳質效率，即沒有考慮污染物從液相遷移到生物膜過程中的阻力，難以反映人工濕地的真實情況。（6）人工濕地類型單一，對含特殊污染物或污染負荷比較高的水體難以達到處理效果。第三篇：人工濕地污水處理技術研究進展人工濕地污水處理技術研究進展［摘要］文章對人工濕地污水處理技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了概述，闡述了人工濕地污水處理技術主要研究內(nèi)容及進展，包括人工濕地對污染物的去除機理、去除效率研究，影響人工濕地處理效率的因素研究。根據(jù)人工濕地在污水處理中的研究和應用現(xiàn)狀，指出了今后的研究 方向。［關鍵詞］人工濕地；污水處理；研究進展［中圖分類號］X52 ［文獻標識碼］C ［文章編號］1002－0624（2011）06－0052－03 濕地是地球上水陸生態(tài)系統(tǒng)中獨特的、重要的生物生存環(huán)境和最富生物多樣性的自然生態(tài)景觀之一。它在抵御洪水、調(diào)節(jié)徑流、改善氣候、控制污染、美化環(huán)境和維護區(qū)域生態(tài)平衡等方面具有非常重要的作用，被譽為“自然之腎”。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述1953 年，德國Max Planck Seidel 博士在研究中發(fā)現(xiàn)蘆葦能夠去除污水中大量的有機和無機物質，隨后開發(fā)出Max—Planck Institute Process 系統(tǒng)。1977 年由 Kickuth 提出了“根區(qū)法”(采用栽種蘆葦?shù)乃綕摿鳚竦厥褂袡C物降解，硝化反硝化去除N，沉淀去除P)，標志著人工濕地污水處理機理的初步萌芽。與此同時，美國的國家空間技術實驗室研究開發(fā)了“厭氧微生物和蘆葦處理污水”復合系統(tǒng)。此后，人工濕地處理污水技術不斷完善，并于20 世紀80，90 年代在歐洲、美國、加拿大、日本等地得到了廣泛的應用。按照工程設計和水體流態(tài)的差異，人工濕地污水處理系統(tǒng)可以分為表面流濕地、水平潛流濕地和垂直流濕地3 種主要類型，各類型在運行、控制等方面的諸多特征存在著一定的差異。其中，表面流濕地不需要砂礫等物質作填料，造價較低，但水力負荷較低，該類型在美國、加拿大、新西蘭、瑞典等國有較多分布。水平潛流濕地的保濕性較好，對有機物和重金屬等去除