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人工湿地中植物的作用（三）

（3）表面负荷率：

各种污染物浓度和负荷的确定,对于湿地处理类型和尺寸的确定是非常关键的。湿地处理系统通常可以根据某种污染物的每日负荷来进行设计。但是必须准确知道污水中污染物的种类和浓度,日流量乘以某种污染物的浓度即可估计处理负荷,根据该负荷以及推荐的湿地特定污染物负荷率就可选择相应的处理面积。

表面负荷率(ALR) 指的是单位面积湿地对特定污染物所能承受的*大负荷.据美国国家环保局资料[12][13],设计过程中,利用表面负荷率 ALR 可以计算湿地处理工程的面积 :

As = ( Q) ( C0) / ALR

其中 ,As 为湿地处理面积，

Q 为湿地进水流量,

C0 为进水污染物浓度。

对于表面流湿地进水区 (植被密集区)BOD 负荷率可达 100 kg·hm-2 ·d- 1.Eastlick[15]推荐的潜流湿地设计BOD 负荷率为 80～120 kg.hm-2 .d-1

（4）系统深度

系统深度是人工湿地污水处理设计、运行和维护的重要参数,水深调节是湿地运行维护、调节湿地处理性能的可用手段之一。为了在*小单位面积湿地内达到*有效地处理污水 ,在要求的水力停留时间条件下,湿地处理系统深度在理论上应该是越深越好，然而 ,在潜流湿地的植物根区传导性较高的介质中 ,存在着优势水流(preferentialflow) ,为了减少优势水流的流动 ,则要求系统深度不能太深[16],而一般而言应该根据系统所栽种植物的种类及根系的生长深度确定,以保证湿地单元中必要的好氧条件。有研究建议 ,潜流湿地系统深度应为植物根系所能达到的*深处,不过实际上由于植物根系很少达到理论上的*深处 ,不同的学者建议的深度从 40 ～ 60cm不等[17][18],太深了会导致根系无法输氧到底部 ,同时也容易造成死区 ,降低工程效益.美国国家环保局根据多年工程经验,确定潜流湿地进水区域水深为 40 cm ,基质深度应比水深深10 cm ,即系统总体深度为 50cm[19]，Eastlick[15] 推荐的潜流湿地设计参数指标中水深要求为30～90 cm,也在此深度范围内。美国水污染控制委员会(WPCF)[20]要求 ,表面流湿地的水深在 50 cm 以内。不过,北美湿地水质处理数据库中推荐的表面流湿地的水深在10～200 cm 之间 ,典型深度在 15～60 cm 之间,运行深度随植物种类不同而不同 ,一般挺水植物区域水深 60 cm ,沉水植物区域水深 120 cm 左右.经验表明[21]对于芦苇湿地系统 ,处理城市或生活污水时 ,湿地单元深度一般取 60～70 cm，而用于较高浓度有机工业废水的处理时,深度一般在 30～40 cm 之间。

（5）处理单元长宽及其比例：

理论上，可以根据水力负荷率的要求计算湿地面积后,根据以下公式求得湿地处理系统的长度(L) :

L = ( As) / ( W)

潜流湿地的宽度可以根据达西定律和一些关于深度、推荐值来计算。将以上公式代入

Q = K ·Ac ·s = ( K) ( W) ( Dw ) ( dh/ dL )

可得:

W2 = ( Q) ( As) / ( K) ( dh) ( Dw )

这样 ,即可求得能够保证一定水头损失的湿地*小宽度.

人工湿地污水处理单元长宽比 R 的变化范围是很大的，有的人[22][23]认为

较高的长宽比有利于减少水流短路 ,使得湿地水流更趋近于推流。但是实践

表明 ,一些表面流湿地的推流状况与长宽比是无关的。对于长宽比较高的湿地系统 ,还必须考虑水头损失及水力度等的影响,以防止进水区域的水流溢出。王薇等建议湿地处理系统长宽比应控制在 3∶1 以下 ,常采用 1∶1 ；对于以土壤为主的系统,长宽比应小于 1∶1，对于长宽比小于 1∶1 的潜流湿地 ,还必须慎重考虑在湿地整个宽度上均匀布水和集水的问题。

由以上确定的参数再选择恰当的基质和植物就可以初步建立人工湿地了。

湿地的主体植物

1. 人工湿地中的植物

植物是人工湿地中重要的组成部分,在污水处理中充当着不可替代的角色。因此加强植物在人工湿地中作用的研究工作很有必要性。纵观近些年的成果,作者对植物的作用作了如下总结:

首先植物在净水过程中发挥重要作用。植物是人工湿地中污水处理系统中*重要的生物净化材料，它直接吸收利用污水中的营养物质，对水质的净化有一定的作用。不仅如此，许多水生植物除了自身具有较强的净化废水的能力，而且还提供了放氧表面和微生物栖息环境，同时还与其周围环境的各种原生动物、微生物形成小的环境（如根际微生态环境、叶片微生态环境……），这些微生态小环境具有典型的活性污泥或活性生物膜的功能，也有很强的净化废水的能力，对多种污染物（N、P、Hg、Pb、Cd、Cu、As、Cr、A-、or 苯）有很强的吸收、分解、富集能力。

在人工湿地污水处理系统中植物的净水作用大致有如下几个方面：（1）植物能够促使悬浮物质的沉淀；（2）直接利用污水中有用的营养物质、吸附和富集重金属和一些有毒物质；（3）为菌类的生长提供了可附着的场所；（4）通过呼吸作用向根区输送氧气，为根区的好氧微生物提供生长条件；（5）加强和维护了水力传输作用；（6）可作为污水受污染程度的指示物；(7)固定土壤中的水分，圈定污染区防止污染源进一步扩大化。

其次是植物的沉淀植物的沉淀作用是和基质的共同作用下完成的，植物的存在（特别是大型植物的存在）能够阻拦污水的通行，在某种程度上减少湿地底部的水流速度，促进了水体悬浮固体物质的沉降，同时基质充当过滤床过滤污水，帮助去除悬浮固体。如在芦苇存在下可阻隔悬浮物30%[24]。

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