硕亚微科普|人工湿地总述(一)
2021-12-31
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硕亚微科普|人工湿地总述(一)-硕亚环保

根据拉姆萨湿地公约分类系统,人工湿地被分为:

(1)养殖池塘,如虾塘,鱼塘。

(2)池塘,包括灌溉池塘,小水塘等,面积通常小于8hm2

(3)灌溉土地,包括灌渠和水稻田,

(4)季节性泛滥的农田,包括集约化管理或放牧的湿草地或牧场。

(5)盐业用地,包括盐生洼地,盐田等。

(6)蓄水用地,包括水库/河堰/水坝/库区,面积通常大于8hm2

(7)低洼地,包括研石/砖块/泥士洼地,矿区池塘。

(8)废水处理区,包括污水处理场,沉淀池,氧化塘等。

(9)运河和灌渠、水沟等。

人工湿地首先必须具备湿地特征——水饱和(或)淹浅水、耐湿或水生植物、水成土。上面所列的人工湿地都是已有较长的发展历史,如鱼塘、盐田等都在古代既已产生,并沿用至今。但是,随着人们对湿地生态服务的认识,将会有越来越多的人工湿地类型产生。

虽然目前可能还无法预测到未来会产生什么新的人工湿地类型,但是可以肯定的是,人工湿地将是人们为了达到或满足某种需要所构建的湿地生态系统,可以是基于一个退化的湿地生态系统,也可以基于其它生态系统类型,但是必须通过生态工程来满足湿地的三个特征。在人工湿地的构建过程中,人为加入的辅助能将用于改变湿地生态系统的结构,包括群落组成和无机环境,通过生态系统的自我组织能力、自我维持能力、自我更新能力来形成一个较为稳定的湿地生态系统,如果设计合理,该生态系统所体现的生态服务将满足人们在构建初期的构想。

湿地已经被认为是地球上生态服务最高的生态系统之一,其主要表现在涵养水源、洪水调控功能,保护士壞功能,固定二氧化碳和释放氧气功能,污染物降解功能,生物栖息地功能等。人工湿地的产生和发展与其生态服务密切相关,因此,对人工湿地的分类基于其提供的生态服务而不是形态更合适些。

1、工程湿地

工程湿地——基于污染物降解功能的人工湿地是日前被广为接受的人工湿地的狭义定义,尤其是在美国。这类人工湿地通常用于处理生活污水、雨水径流、小型工矿企业的废水排放、农田排水等。虽然自然湿地也具有很高的污染物降解功能,但是,经过缜密设计和科学管理的人工湿地不仅具有可控制的空间范围,并且在功能发挥上更加稳定,可以保护地下水和周边的自然湿地环境,确保污水在流经人工湿地后已经完全满足直接排放到自然水体或湿地中的水质要求。

工程湿地中,水位、沉积物类型和植被都可受到调控,并以无渗透功能的隔离装置与周围的自然环境隔开,以防止突然变化的污水负荷对自然环境的影响。

植物在工程湿地中的作用包括:吸收水体中的营养物质并转化为可去除的生物量形式、形成根区系统为微生物提供生境、向根系输送氧气以便在根区形成复杂的好氧和厌氧条件等。因此,植物对水质净化具有重要的作用,但是微生物也是最直接的贡献者之一。日前经常用于工程湿地的植物种类包括挺水植物如莎草科Cyperaceae、灯心草科Juncaceae、禾本科Grammineae(米草属Spartina、芦苇属Phragmies)等,此外,还有凤眼莲(Eichhorniacrassipes)、浮萍等漂浮植物。所选的湿地植物通常以浮床或单优群落的方式种植,防止不同物种对光、水分、营养物质等资源产生种间竞争,也防止植物通过分泌次生化合物干扰和抑制其它物种的生长。研究发现,宽叶香蒲(Typhalatifolia)、水葱、薹草等植物残体如果不及时清理,则会腐烂产生次生化合物抑制周围芦苇的生长和繁殖。由于沉水植物对水体透明度要求较商,且不易打捞,因此较少用于负荷较高的工程湿地中,但是,如果与草食性鱼类搭配的话,可用于工程湿地的末端,即靠近出水口的湿地单元内。

工程湿地的基底在构建初期就进行分层设计。一般来说,尽可能采用排水良好的颗粒物,并且通过不同直径颗粒物的搭配来满足耗氧环境与厌氧环境的条件。

滞水时间,即水淹条件是关系到工程湿地净水效果的关键因素。工程湿地可模仿自然湿地进行潜流湿地或自由表面流湿地的设计,但是,必须保持一定的滞水时间,否则难以满足各降解过程的需要。水流的方向也必须加以考虑,原则是应该让水尽可能与根区接触,但避免产生“短路”现象。

工程湿地由于造价低、运行方便、具有环境友好性等特点,在我国已经步人了快速发展阶段,并被许多污水处理厂采纳作为三级水处理措施。


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