濕地生態(tài)系統(tǒng)

濕地生態(tài)系統(tǒng)

wetlandecosystem

若蓋爾濕地濕地概述

濕地是地球上一種重要的生態(tài)系統(tǒng)。它處于陸地生態(tài)系統(tǒng)（如森林和草地）與水生生態(tài)系統(tǒng)（如深水湖和海洋）之間。濕地是陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過(guò)渡帶。與森林、海洋生態(tài)系統(tǒng)一起構(gòu)成了全球三大生態(tài)系統(tǒng)。濕地定義狹義定義：陸地與水域之間的過(guò)渡地帶廣義定義：不問(wèn)其為天然或人為，長(zhǎng)久或暫時(shí)的沼澤、灘涂、低潮時(shí)水深不超過(guò)6米的淺海區(qū)、河流、湖泊、水庫(kù)、稻田等水域（《濕地公約》定義）按照廣義定義濕地覆蓋地球表面僅有6％，卻為地球上20％的已知物種提供了生存環(huán)境，具有不可替代的生態(tài)功能，因此享有“地球之腎”的美譽(yù)。中國(guó)濕地面積占世界濕地的10％，位居亞洲第一位，世界第四位。在中國(guó)境內(nèi)，從寒溫帶到熱帶、從沿海到內(nèi)陸、從平原到高原山區(qū)都有濕地分布，一個(gè)地區(qū)內(nèi)常常有多種濕地類(lèi)型，一種濕地類(lèi)型又常常分布于多個(gè)地區(qū)。中國(guó)東部地區(qū)河流濕地較多，東北以沼澤濕地為主，長(zhǎng)江中下游和青藏高原主要是湖泊濕地，海南到福建北部沿海地區(qū)則分布著獨(dú)特的紅樹(shù)林，熱帶、亞熱帶人工濕地。濕地的作用：1、濕地是重要的水源地

濕地之水,除了江河、溪溝的水流外,湖泊、水庫(kù)、池塘的蓄水,都是生產(chǎn)、生活用水的重要來(lái)源。據(jù)估算,我國(guó)僅湖泊淡水貯量即達(dá)225億立方米,占淡水總貯量的8%。某些濕地通過(guò)滲透還可以補(bǔ)充地下蓄水層的水源,對(duì)維持周?chē)叵滤乃?保證持續(xù)供水具有重要作用。2、濕地是生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化器

大面積的濕地,通過(guò)蒸騰作用能夠產(chǎn)生大量水蒸氣,不僅可以提高周?chē)貐^(qū)空氣濕度,減少土壤水分喪失,還可誘發(fā)降雨,增加地表和地下水資源。濕地還可以通過(guò)水生植物的作用,以及化學(xué)、生物過(guò)程,吸收、固定、轉(zhuǎn)化土壤和水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量,降解有毒和污染物質(zhì),凈化水體,消減環(huán)境污染的重要作用。3、濕地是重要的物產(chǎn)和能源基地

廣闊多樣的濕地,蓄藏有豐富的淡水、動(dòng)植物、礦產(chǎn)及能源等自然資源,可以為社會(huì)生產(chǎn)提供水產(chǎn)、禽蛋、蓮藕等多種食品,以及工業(yè)原材料、礦產(chǎn)品等。濕地水能資源豐富,可以發(fā)展水電、水運(yùn),增加電力和交能運(yùn)輸能力。許多濕地自然環(huán)境獨(dú)特,風(fēng)光秀麗,也不乏人文景觀,是人們旅游、度假、療養(yǎng)的理想佳地,發(fā)展旅游業(yè)大有可為。此外,濕地還是進(jìn)行科學(xué)研究、教學(xué)實(shí)習(xí)、科普宣傳的重要場(chǎng)所。黃河枯水期40%的水量及豐水期26%的水量來(lái)自若蓋爾濕地

聯(lián)合國(guó)環(huán)境署2002年公布的數(shù)據(jù)顯示每公頃的濕地能創(chuàng)造1.4萬(wàn)美元的價(jià)值，是熱帶雨林的7倍，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的160倍。美國(guó)佛羅里達(dá)州，廢水流經(jīng)一片柏樹(shù)沼澤后98%的N，97%的P被凈化。此外濕地還有個(gè)強(qiáng)大的固C功能固定二氧化碳、調(diào)節(jié)區(qū)域氣候濕地由于其特殊的生態(tài)特性，在植物生長(zhǎng)、促淤造陸等生態(tài)過(guò)程中積累了大量的無(wú)機(jī)碳和有機(jī)碳，衍生物活動(dòng)弱，土壤吸收和釋放二氧化碳十分緩慢，形成了富含有機(jī)物質(zhì)的濕地土壤和沼炭層，起到了固定碳的作用，如濕地遭到破壞，固碳功能消失，濕地將由“碳匯”變成“碳源”，對(duì)氣候產(chǎn)生重大影響人工濕地人工濕地是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，它應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，在促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益。濕地構(gòu)成

絕大多數(shù)人工濕地由五部分構(gòu)成：①基質(zhì)，具有透水性，如土壤、砂、礫石；②水體（在基質(zhì)表面上或下流動(dòng)的水）；③植物，適于在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長(zhǎng)，如蘆葦；④無(wú)脊椎或脊椎動(dòng)物；⑤好氧或厭氧微生物種群。人工濕地系統(tǒng)人工濕地污水處理系統(tǒng)由預(yù)處理單元和人工濕地單元組成。通過(guò)合理設(shè)計(jì)可將BOD5、SS、營(yíng)養(yǎng)鹽、原生動(dòng)物、金屬離子和其他物質(zhì)處理達(dá)到二級(jí)和高級(jí)處理水平。預(yù)處理主要去除粗顆粒和降低有機(jī)負(fù)荷。構(gòu)筑物包括雙層沉淀池、化糞池、穩(wěn)定塘或初沉池。人工濕地中的流態(tài)采用推流式、回流式、階梯進(jìn)水或綜合式。

人工濕地工藝流程及組合形式設(shè)計(jì)凈化廢水的機(jī)理

人工濕地是由基質(zhì)、水體、植物、動(dòng)物和微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)。生活在土壤中的微生物（細(xì)菌和真菌）在有機(jī)物的去除中起主要作用，濕地植物的根系將氧氣帶入周?chē)耐寥?，但遠(yuǎn)離根部的環(huán)境處于厭氧，形成處理環(huán)境的變化帶，這就加強(qiáng)了人工濕地去除復(fù)雜污染物的能力。大部分有機(jī)物的去除是靠土壤中的微生物，但某些污染物如重金屬、硫、磷等依賴于土壤和植物的作用。通俗地說(shuō)，人工濕地對(duì)廢水的處理綜合了物理、化學(xué)、生物的三種作用。實(shí)地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將因大量微生物的生長(zhǎng)而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時(shí)，大量SS被填料和植物根系阻擋截留，有機(jī)污染物則通過(guò)生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除。濕地系統(tǒng)中因植物根系對(duì)氧的傳遞釋放，使其周?chē)沫h(huán)境中依次出現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，通過(guò)硝化、反硝化作用將其除去，最后濕地系統(tǒng)更換填料或收割栽種植物將污染物最終除去。

功能

人工濕地是利用與自然生態(tài)系統(tǒng)相似的物理、化學(xué)、生物的三重協(xié)同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化技術(shù)。

物理作用過(guò)濾和沉淀除去含有C、N、P的有機(jī)及無(wú)機(jī)顆粒物和懸浮固體微生物作用

氧化－還原反應(yīng)吸收降解植物作用氣體運(yùn)輸作用植物吸收根系有利于微生物繁殖

化學(xué)作用吸附和絮凝可溶性的有機(jī)化合物陰離子（PO43-

）和陽(yáng)離子（重金屬陽(yáng)離子）揮發(fā)作用揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)特點(diǎn)人工濕地處理系統(tǒng)具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，非常適合中、小城鎮(zhèn)的污水處理。分類(lèi)人工濕地處理系統(tǒng)可以分為以下幾種類(lèi)型：（1）自由水面人工濕地處理系統(tǒng)；（2）人工潛流濕地處理系統(tǒng)。（3）垂直水流型人工濕地處理系統(tǒng)。水平潛流式人工合成濕地

人工濕地的核心技術(shù)是潛流式濕地。一般由兩級(jí)濕地串聯(lián)，處理單元并聯(lián)組成。濕地中根據(jù)處理污染物的不同而填有不同介質(zhì)，種植不同種類(lèi)的凈化植物。水通過(guò)基質(zhì)、植物和微生物的物理、化學(xué)和生物的途徑共同完成系統(tǒng)的凈化，對(duì)BOD、COD、TSS、TP、TN、藻類(lèi)、石油類(lèi)等有顯著的去除效率；此外該工藝獨(dú)有的流態(tài)和結(jié)構(gòu)形成的良好的硝化與反硝化功能區(qū)對(duì)TN、TP、石油類(lèi)的去除明顯優(yōu)于其他處理方式。主要包括內(nèi)部構(gòu)造系統(tǒng)、活性酶體介質(zhì)系統(tǒng)、植物的培植與搭配系統(tǒng)、布水與集水系統(tǒng)、防堵塞技術(shù)、冬季運(yùn)行技術(shù)。

水平潛流濕地系統(tǒng)表面流濕地

向濕地表面布水，維持一定的水層厚度，一般為10~30cm，這時(shí)水力負(fù)荷可達(dá)200m3/（hm2.d）。水流呈推流式前進(jìn)，整個(gè)濕地表面形成一層地表水流，流至終端而岀流，完成整個(gè)凈化過(guò)程。

表面流濕地系統(tǒng)垂直流濕地

垂直流濕地實(shí)質(zhì)上是水平潛流濕地與滲濾型土地處理系統(tǒng)相結(jié)合的一種新型濕地。滲濾濕地采取地表布水，污水經(jīng)過(guò)水平滲濾，匯入集水暗管或集水溝岀流。通過(guò)地表與地下滲濾過(guò)程中發(fā)生的物理、化學(xué)和生物反應(yīng)使污水得到凈化。

垂直流濕地系統(tǒng)人工濕地的優(yōu)點(diǎn)

人工濕地污水處理系統(tǒng)是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn):①建造和運(yùn)行費(fèi)用便宜;②易于維護(hù),技術(shù)含量低;③可進(jìn)行有效可靠的廢水處理;④可緩沖對(duì)水力和污染負(fù)荷的沖擊;⑤可提供和間接提供效益,如水產(chǎn)、畜產(chǎn)、造紙?jiān)?、建材、綠化、野生動(dòng)物棲息、娛樂(lè)和教育。人工濕地的缺點(diǎn)①占地面積大;②易受病蟲(chóng)害影響；③生物和水力復(fù)雜性加大了對(duì)其處理機(jī)制、工藝動(dòng)力學(xué)和影響因素的認(rèn)識(shí)理解，設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)不精確，因此常由于設(shè)計(jì)不當(dāng)使出水達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或不能達(dá)標(biāo)排放，有的人工濕地反而成了污染源。另外，據(jù)已有數(shù)據(jù),當(dāng)上下表面植物密度增大時(shí),人工濕地系統(tǒng)處理效率提高,在達(dá)到其最優(yōu)效率時(shí),需2~3個(gè)生長(zhǎng)周期，所以需建成幾年后才達(dá)到完全穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，目前人工濕地技術(shù)最大問(wèn)題在于缺乏長(zhǎng)期運(yùn)行系統(tǒng)的詳細(xì)資料。

人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種較好的廢水處理方式，特別是它充分發(fā)揮資源的