收稿日期:2005-05-111 作者简介:朱宝英(1982～),女,吉林省公主岭市人,2004级研究生.　3建设部科技开发项目[04222067]1人工湿地雨水处理系统设计3朱宝英　赵立辉　董　婵　崔玉波(吉林建筑工程学院市政与环境工程学院,长春　130021)摘要:利用人工湿地处理雨水是近年发展起来的新型雨水处理技术,在我国南方部分地区虽然已有雨水处理的人工湿地工程,但设计理念受传统思想束缚,与欧美等该技术发源国相比,存在一定差异,笔者就国外对人工湿地雨水处理系统的设计进行总结,介绍设计中的内容和理念.关键词:人工湿地;雨水处理;设计中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:100921288(2006)0120006203 我国地域辽阔,年降雨量分布很不均匀,应及时进行处理,否则会加重地表水的污染.各国研究表明,与传统污水处理工艺相比,人工湿地投资低廉,管理简单,且基本不需要运行费用,同时可增加绿色面积,起到改善生态环境的作用,并能为某些特定的生物物种提供固定的栖息地.近年来,该技术在美国、德国、英国等国家发展很快,并且,得到政府的大力支持.在国际上,人工湿地系统已经成为解决暴雨径流污染的主要措施.暴雨处理,主要是利用湿地去除雨水中的氮、磷、悬浮固体物质和重金属.1　设计程序 (1)设计目的.设计目的对湿地设计起引导作用.设计目的包括:湿地处理性能、保护当地植物群落和美化环境.(2)功能设计.功能设计在详细设计之前准备并完成.人工湿地的功能在于降低雨水中现存的污染物质,以便和城市的发展相匹配.(3)详细设计.湿地详细设计包括所有与湿地有关的技术说明,这些说明将在湿地建设中使用.2　湿地建设 湿地处理系统主要有三个部分:预处理区、进水区和湿地处理区.(1)预处理区(去除粗大的污染物).将粗大的污染物从湿地中清除,既繁重又困难,因而要进行预处理.预处理的设计要求如下:①可截留大于20mm 的物质;②为了减小清除频率,预处理区要具有一定的贮存能力,一般每年最多清除4次.(2)进水区(消能和沉积).沉积物太粗大或水流速度过大都可能造成不利影响,以下方法也可达到去除粗大沉积物质的目的:①在预处理区设置枯枝落叶层;②利用进水区去除粗大沉积物;③无论采用哪种方法,都必须使直径大于125μm 的微粒去除率达到95%;④应该具有贮存沉积物达5年的能力.进水区设计要求如下:①沉淀池的长宽比例在5∶1和10∶1之间,能有效地消能,将水流速度降至110m/s 以下,以助于沉淀;②沉淀池最大深度应比正常水位低115m ～210m ;③沉淀池必须确保斜坡和栅栏的安全性;④进水区和沉淀区的最高水位线应该比下游大型植物区的正常水位线高015m ;⑤采用能够减弱水流的超越设施,将标准水位降低015m ,以便于建立植物的维护通道;⑥当清除所收集到的沉淀物时,必须　第23卷　第1期2006年3月吉　林　建　筑　工　程　学　院　学　报Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Vol.23　No.1Mar 12006　采用护堤措施,以确保沉淀池底部的安全性.(3)过渡区(去除叶子和有机物质).因湿地处理区的枯枝落叶层不能满足设计的需要,所以,在进入湿地前考虑设置过渡区,主要用来去除叶子和其它有机物质,降低有机物质在湿地进行厌氧分解的可能性.过度区设计要求如下:①石料(直径为75mm )顺水流方向呈Z 字形排列,使水曲折流到湿地植物区;②设计应该用一些凸起的挡板(土墩)(高度不超过100mm ),并与水流呈45°角;③湿地植物形成箭尾形模式,并与凸起的挡板平行;④下游设置多孔渗水的砾石墙以减弱流动.(4)湿地处理区(去除未分解的细小污染物).湿地处理区的目的是去除直径不小于125μm 的微粒和未分解的污染物.图1　典型人工湿地的示意性流程湿地处理区设计要求如下:①贮水量深度应与湿地体系的植被要求相一致.建议深度比正常最高水位高400mm ～600mm ;②湿地的表面必须平滑,不会因为存在小水坑造成蚊蝇滋生;③植物区和沉淀池之间应有一通道,以便于维护;④采用多孔渗水的砾石排水,减弱流动,确保持续排水;⑤所有的设置及其结构都要以正当性和安全性为前提;⑥用于混合和调节控制的物质必须耐用;⑦建议不使用电器调节装置、自动门和电子管系统.图1是典型人工湿地雨水处理系统流程图.(5)最大设计流量.一般的人工湿地系统要求对洪水进行科学管理,避免收集到的污染物被冲散或对湿地生物的毁坏.一般来说,当湿地水位已经达到最大标准水位时,要采用旁流将多余水排出湿地.3　湿地安全性考虑 任何湿地建设都需包括风险评估,其由专业人员完成.风险评枯要考虑到湿地的建设和运行阶段对公众的不利影响.下面提供一些可能用到的设计标准:(1)水的边缘到任何边界最小距离为15m ,有后围栏,没有人行通道或距离为25m ～30m ,有人行通道;(2)任何水体不得被堤坊或陆地覆盖使其处于阴暗;(3)通道斜坡的纵向与横向比不超过1∶5;(4)所有木板路、墩、桥和栏杆必须与设计要求及洪水的安全标准相一致;(5)如果露天水域的深度超过019m ,就要求第二安全长板为019m.这是根据第一安全长板的坡度和露天水域的最大深度而定的.当湿地水体超过350mm 深时,植物之间使用临时栅栏;(6)深水区的安全长板不能满足宽度标准,因而,考虑使用永久栅栏、组合栅栏及密集型植物.同样,潜在的危险构筑物也应考虑使用永久栅栏、组合栅栏及密集型植物,因为这些区域的大流速水流可能交汇;(7)由于此地安全设施不完善,因此,维护通道区域应标有记号、设栅栏,以防止有人进入.4　生态学和环境美化相结合 建设湿地的主要目的是对雨水进行处理,同时,它还兼具美化及创造生活环境的作用.如果详细设计能将两个目的结合在一起,例如,湿地能够容纳雨水及集水,同时,还可对其水质进行处理.这样的湿地既可以处理暴雨中的污染物,也为易受环境影响的物种提供了繁殖的机会.在湿地建设设计的过程中可以考虑以下几点,以增加其环境美化和生态学价值.7　第1期朱宝英,赵立辉,董　婵,崔玉波:人工湿地雨水处理系统设计8吉　林　建　筑　工　程　学　院　学　报第23卷(1)考虑现存生态环境和文化价值的持续性,提高对例如树木及其它自然植物的重视.这些都是重要的资源,要引起当地群众的重视,有助于创造独特的环境.(2)模仿天然湿地的重要物理性质,根据天然湿地的形状、深度、边缘坡度的水体进行改造.湿地的形状和边缘坡度有助于植物生长.平缓的边缘坡度使植物区最大化.(3)湿地植物中优先选择本土物种,确保湿地特征与周围环境的一致性.本土的陆地植物例如树木、灌木等能满足湿地动物必要的生活要求,如鸟类筑巢的场所、青蛙越冬的场所.创造复杂的湿地植物结构,有助于生态多样性和环境美化.植物的生命形式包括自然生植物、水生植物和挺水植物.对水上和陆地杂草进行综合控制.如果控制好,将会使本土物种的再生达到最大化.5　植被与维护 湿地植物区与水流方向垂直.其中,水深及物种的选择可以增加系统的成功率.在植物物种的选择上,无论是水生植物或陆地植物,应是本土的或本土起源的.降雨量较少的地区及水蒸汽散失严重的地区,湿地植物应有一定次序,以确保有充足的水深及湿地区域.为了确保湿地系统操作的成功和可持续性,开发者必须有维护计划,确定维护任务和周期,并向相关部门分配维护责任.维护计划包括指定的示意性场所的设计:确定所有的结构、植物、开放空间、水体和通道.责任进度表包括湿地及周围区域的维护要求和负责部门的详细说明.维护设计于详细设计之前完成.湿地维护计划执行期一般为3年,同时,确保沉淀池在沉淀物被外运进行最终处理之前处于最佳状态.沉淀区和进水口收集到的污染物应适时清除.6　结论 人工湿地雨水处理系统对雨水中的有机污染物质、重金属、氮和磷均具有理想的处理效果,加之人工湿地系统投资低廉、运行维护管理方便,有利于改善当地自然生态环境,因而是一种值得推广和应用的新型雨水处理技术.参　考　文　献 [1]　Auckland Regional Council.Storm water management devices:design guidelines manual.Auckland Regional Council,New Zealand,2002. [2]　Department of Land and Water Conservation New South Wales.The Constructed Wetlands Manual.Department of Land and Water Conser2 vation New South Wales,1998. [3]　Storm water Committee.Urban Storm water:Best Practice Environmental Management Guidelines.CSIRO Publishing Australia,1999.System Design for T reating R ain w ater With Constructed WetlandZHU Bao2ying,ZHAO Li2hui,DON G Chan,CU I Yu2bo(School of M unicipal&Environmental Engineering,Jilin A rchitectural and Civil Engineering Institute,Changchun　130021)Abstract:Constructed wetland is a new technology for rainwater treatment.This new technology has been used in some south areas of China.But due to the restriction of traditional thoughts,our design idea is differ from that of europe and north american countries from which the technology is originated.This paper reviewed the foreign technology for treating rainwater with constructed wetland and introduced the concept of process design.K eyw ords:constructed wetland;rainwater treatment;design。