Войти
Построенное водно-болотное угодье в экологическом поселении во Флинтенбрайте недалеко от Любека, Германия A построенное водно-болотное угодье (CW) представляет собой искусственное водно-болотное угодье для очистки городских или промышленных сточных вод, серых вод или ливневых вод стоков. Он также может быть разработан для рекультивации земель после добычи или в качестве смягчающего шага для природных территорий, утраченных из-за освоения земель.
Построенные водно-болотные угодья - это спроектированные системы, которые используют естественные функции растительность, почва и организмы для очистки сточных вод. В зависимости от типа сточных вод конструкция построенного водно-болотного угодья должна быть соответствующим образом скорректирована. Построенные водно-болотные угодья использовались как для централизованной, так и для локальной очистки сточных вод. Первичная обработка рекомендуется при наличии большого количества взвешенных твердых частиц или растворимых органических веществ (измеряется как БПК и ХПК ).
. Подобно естественным водно-болотным угодьям, построенные водно-болотные угодья также действуют как биофильтр. и / или может удалить ряд загрязнителей (таких как органические вещества, питательные вещества, патогены, тяжелые металлы ) из Возведенные водно-болотные угодья - это санитарная технология, которая не была разработана специально для удаления патогенов, а вместо этого была разработана для удаления других компонентов качества воды, таких как взвешенные твердые частицы, органические вещества. и питательные вещества (азот и фосфор). Ожидается, что все типы патогенов (т. е. бактерии, вирусы, простейшие и гельминты) будут до некоторой степени удалены на искусственно построенных водно-болотных угодьях. Подземные водно-болотные угодья обеспечивают большее удаление патогенов, чем поверхностные водно-болотные угодья.
Есть два основных типа искусственно созданных водно-болотных угодий: подземный поток и поверхностный сток, построенный водно-болотным угодьем. ис. Посаженная растительность играет важную роль в удалении загрязняющих веществ. Слой фильтра, обычно состоящий из песка и гравия, играет не менее важную роль. Некоторые построенные водно-болотные угодья могут также служить средой обитания для местных и мигрирующих диких животных, хотя это не является их основной целью. Водно-болотные угодья, построенные с подповерхностным стоком, спроектированы так, чтобы иметь либо горизонтальный, либо вертикальный поток воды через гравий и песчаный слой. Системы с вертикальным потоком занимают меньше места, чем системы с горизонтальным потоком.
Многие термины используются для обозначения сконструированных водно-болотные угодья, такие как тростниковые заросли, инфильтрация почвы, влажная обработка земли, искусственные водно-болотные угодья, искусственные или искусственные водно-болотные угодья. Биофильтр имеет некоторое сходство с сооруженным водно-болотным угодьем, но обычно без растений.
Термин «построенные водно-болотные угодья» также может использоваться для описания восстановленных и рекультивированных земель, которые были уничтожены в прошлом в результате осушения и преобразования в сельскохозяйственные угодья или добычи полезных ископаемых.
Стоки из водно-болотных угодий для очистки серых вод в экологическом жилом комплексе в Гамбурге-Аллермое, Германия 
Построенные водно-болотные угодья для очистки бытовых сточных вод в городе Баяван, Филиппины Построенное водно-болотное угодье - это спроектированная последовательность водных объектов, предназначенная для фильтрации и очистки переносимых водой загрязнителей, обнаруженных в сточных водах, промышленных стоках или сточных водах ливневых вод. Построенные водно-болотные угодья используются для очистки сточных вод или очистки сточных вод. Их можно использовать после септика для первичной очистки (или других типов систем) для отделения твердых частиц от жидких стоков. Однако в некоторых конструкциях водно-болотных угодий предварительная первичная обработка не используется.
Растительность на водно-болотных угодьях обеспечивает субстрат (корни, стебли и листья), на котором микроорганизмы могут расти, расщепляя органические материалы. Это сообщество микроорганизмов известно как перифитон. Перифитон и природные химические процессы ответственны за удаление примерно 90 процентов загрязнителей и разложение отходов. Растения удаляют от семи до десяти процентов загрязнителей и действуют как источник углерода для микробов, когда они разлагаются. Различные виды водных растений имеют разную скорость поглощения тяжелых металлов, что является соображением при выборе растений в построенных водно-болотных угодьях, используемых для очистки воды. Построенные водно-болотные угодья бывают двух основных типов: водно-болотные угодья с подземным стоком и водно-болотные угодья с поверхностным стоком.
Построенные водно-болотные угодья являются одним из примеров решений на природной основе и фиторемедиации.
Многие регулирующие органы называют обрабатывающие водно-болотные угодья одним из своих рекомендуемых "лучших методов управления "для контроля городских стоков.
Физические, химические и биологические процессы объединяются в водно-болотных угодьях для удаления загрязняющих веществ из сточных вод. Понимание этих процессов имеет основополагающее значение не только для проектирования систем водно-болотных угодий, но и для понимания судьбы химических веществ после их попадания на водно-болотные угодья. Теоретически очистка сточных вод внутри построенного водно-болотного угодья происходит, когда они проходят через среду водно-болотного угодья и ризосферу растений . Тонкая пленка вокруг каждого корневого волоска аэробна из-за утечки кислорода из корневищ, корней и корешков. Аэробных и анаэробные микроорганизмы способствуют разложению органических веществ. Микробная нитрификация и последующая денитрификация выделяет азот в виде газа в атмосферу. Фосфор соосажден с соединениями железа, алюминия и кальция, находящимися в среде корневого слоя. Взвешенные твердые частицы отфильтровываются по мере того, как они оседают в толще воды на заболоченных территориях с поверхностным потоком или физически отфильтровываются средой в заболоченных территориях с подземным потоком. Вредные бактерии и вирусы уменьшаются за счет фильтрации и адсорбции биопленками на гравийной или песчаной среде в подземных и вертикальных потоках.
Преобладающие формы азота на заболоченных территориях, которые важны для очистки сточных вод, включают органический азот, аммиак, аммоний, нитрат и нитрит. Общий азот относится ко всем видам азота. Удаление азота из сточных вод важно из-за токсичности аммиака для рыб при его сбросе в водотоки. Считается, что избыток нитратов в питьевой воде вызывает метгемоглобинемию у младенцев, что снижает способность крови переносить кислород. Более того, избыточное поступление азота из точечных и неточечных источников в поверхностные воды способствует эвтрофикации рек, озер, эстуариев и прибрежных океанов, что вызывает ряд проблем в водных экосистемах, например цветение токсичных водорослей, истощение запасов кислорода в воде, гибель рыб, потеря водного биоразнообразия.
Удаление аммиака происходит в искусственных водно-болотных угодьях - если они предназначены для биологического удаления питательных веществ - аналогично сточным водам обработка растений, за исключением того, что не требуется внешнего энергоемкого добавления воздуха (кислорода). Это двухэтапный процесс, состоящий из нитрификации с последующей денитрификацией. Азотный цикл завершается следующим образом: аммиак в сточных водах превращается в ионы аммония; аэробная бактерия Nitrosomonas sp. окисляет аммоний до нитрита; бактерия Nitrobacter sp. затем превращает нитрит в нитрат. В анаэробных условиях нитраты превращаются в относительно безвредный газообразный азот, который попадает в атмосферу.
Нитрификация - это биологическое преобразование органических и неорганических азотистых соединений из восстановленного состояния в более окисленное состояние, основанное на действии двух разных типов бактерий. Нитрификация - это строго аэробный процесс, конечным продуктом которого является нитрат (NO. 3). В процессе нитрификации аммоний (из сточных вод) окисляется до нитрита (NO. 2), а затем нитрит окисляется до нитрата (NO. 3).
Денитрификация - это биохимическое восстановление окисленных анионов азота, нитрата и нитрита с образованием газообразных продуктов оксида азота (NO), закиси азота (N. 2O) и газообразного азота ( N. 2) с сопутствующим окислением органических веществ. Конечный продукт N. 2и в меньшей степени побочный промежуточный продукт N. 2O представляют собой газы, которые повторно входят в атмосферу.
Построенные водно-болотные угодья использовались для удаления аммиака и других азотистых соединений из загрязненной шахтной воды, включая цианиды и нитраты.
Фосфор в природе встречается как в органических, так и в неорганических формах. Аналитическая мера биологически доступных ортофосфатов называется растворимым реактивным фосфором (SR-P). Растворенный органический фосфор и нерастворимые формы органического и неорганического фосфора, как правило, биологически недоступны до тех пор, пока не будут преобразованы в растворимые неорганические формы.
В пресноводных водных экосистемах фосфор обычно является основным ограничивающим питательным веществом. В ненарушенных природных условиях дефицит фосфора. О естественной нехватке фосфора свидетельствует стремительный рост водорослей в воде, куда поступают большие сбросы богатых фосфором отходов. Поскольку фосфор не имеет атмосферного компонента, в отличие от азота, цикл фосфора можно охарактеризовать как замкнутый. Удаление и хранение фосфора из сточных вод может происходить только внутри построенного водно-болотного угодья. Фосфор может быть изолирован в системе водно-болотных угодий посредством:
Водная растительность может играть важную роль в удалении фосфора и, если ее собирать, продлевает жизнь системы, отложив насыщение отложений фосфором. Растения создают уникальную среду на поверхности прикрепления биопленки. Некоторые растения переносят кислород, который выделяется на границе раздела биопленка / корень, добавляя кислород в систему водно-болотных угодий. Растения также увеличивают гидравлическую проводимость почвы или другой корневой среды. Считается, что по мере роста корней и корневищ они нарушают и разрыхляют среду, увеличивая ее пористость, что может способствовать более эффективному движению жидкости в ризосфере. Когда корни разлагаются, они оставляют отверстия и каналы, известные как макропоры, которые эффективно направляют воду через почву.
Построенные водно-болотные угодья широко использовались для удаления растворенных металлов и металлоидов. Хотя эти загрязнители преобладают в шахтном дренаже, они также обнаруживаются в ливневых водах, сточных водах со свалок и других источниках (например, фильтрата или промывной воды FDG на угольных электростанциях ), для обработки которых были построены водно-болотные угодья для шахт.
Построенные заболоченные земли также могут использоваться для обработки кислых шахтных дренажных систем из угольных шахт.
Построенные водно-болотные угодья - это технология санитарии, которая обычно не предназначена для удаления патогенов, а вместо этого предназначена для удаления других компонентов качества воды, таких как взвешенные твердые частицы, органические вещества (БПК / ХПК) и питательные вещества (азот и фосфор).
Ожидается, что все типы патогенов будут удалены на искусственно построенных водно-болотных угодьях; однако ожидается, что на подповерхностных водно-болотных угодьях будет происходить большее удаление патогенов. В водно-болотных угодьях со свободной поверхностью воды можно ожидать снижения патогенов на 1-2 log10 ; однако удаление бактерий и вирусов может быть меньше 1 log10 в системах, которые сильно засажены растительностью. Это связано с тем, что построенные водно-болотные угодья обычно включают растительность, которая помогает удалять другие загрязнители, такие как азот и фосфор. Таким образом, важность воздействия солнечного света для удаления вирусов и бактерий в этих системах сведена к минимуму.
Удаление бактерий в правильно спроектированных и эксплуатируемых заболоченных территориях со свободным поверхностным водным потоком составляет менее 1-2 log10 для бактерий, меньше от 1 до 2 log10 для вирусов, от 1 до 2 log10 для простейших: и от 1 до 2 log10 для гельминтов. В подземных водно-болотных угодьях ожидаемое удаление патогенов составляет от 1 до 3 log10 для бактерий, от 1 до 2 log10 для вирусов, 2 log10 для простейших и 2 log10 для гельминтов.
Сообщается об эффективности удаления log10. здесь также можно понимать общепринятый способ представления отчетов об эффективности удаления в процентах: 1 log10 удаления эквивалентен эффективности удаления 90%; 2 log10 = 99%; 3 log10 = 99,9%; 4 log10 = 99,99% и т. Д.
Три основных типа построенных водно-болотных угодий включают:
Первые типы помещаются в бассейн с субстратом для обеспечения площади поверхности, на которой образуются большие количества разлагающих отходы биопленок, в то время как последние полагаются на затопленный бассейн для обработки, на котором растения удерживаются во флотации до тех пор, пока у них не разовьется толстый слой корней и корневищ, на которых образуются биопленки. В большинстве случаев дно облицовано полимерной геомембраной, бетоном или глиной (при наличии глины подходящего типа) для защиты грунтовых вод и окружающих территорий. Субстратом может быть гравий - обычно известняк или пемза / вулканическая порода, в зависимости от местной доступности, песок или смесь различных размеров сред (для заболоченных территорий с вертикальным потоком).
Схема водно-болотных угодий, построенных вертикальным подповерхностным потоком: сточные воды текут по трубам на недрах земли через корневую зону к земле. 
Схема водно-болотных угодий, построенных горизонтальным подземным потоком: Сточные воды проходят через дно горизонтально. 
Тип водно-болотных угодий с вертикальным потоком (подземный поток) В заболоченных территориях, построенных с подповерхностным потоком, поток сточных вод происходит между корнями растений, и вода не выходит на поверхность (она остается ниже) гравий). В результате система более эффективна, не привлекает комаров, менее пахнет и менее чувствительна к зимним условиям. Кроме того, для очистки воды требуется меньше места. Обратной стороной системы являются воздухозаборники, которые могут легко засоряться или bioclog, хотя гравий большего размера часто решает эту проблему.
Водно-болотные угодья с подповерхностным стоком можно далее классифицировать как водно-болотные угодья с горизонтальным или вертикальным потоком. В водно-болотных угодьях, построенных с вертикальным потоком, сточные воды движутся вертикально из засаженного слоя вниз через субстрат и наружу (требуя воздушных насосов для аэрации грядки). В водно-болотных угодьях, построенных с горизонтальным потоком, сточные воды движутся горизонтально под действием силы тяжести, параллельно поверхности, без поверхностных вод, что позволяет избежать размножения комаров. Водно-болотные угодья с вертикальным потоком считаются более эффективными с меньшей площадью, чем водно-болотные угодья с горизонтальным потоком. Однако они должны быть нагружены интервалами, и их конструкция требует большего количества ноу-хау, в то время как водно-болотные угодья, построенные с горизонтальным потоком, могут непрерывно принимать сточные воды и их легче построить. всего около 3 квадратных метров (32 квадратных футов) площади на эквивалент человека, до 1,5 квадратных метров в жарком климате.
«Французская система» сочетает в себе первичную и вторичную очистку неочищенных сточных вод. Сточные воды проходят через различные фильтрующие слои, размер зерен которых становится все меньше (от гравия до песка).
Заболоченные участки с подземным потоком могут очищать различные сточные воды, такие как бытовые сточные воды, сельскохозяйственные, сточные воды бумажной фабрики, горнодобывающая сточная, кожевенная или мясоперерабатывающая отходы переработки, ливневая вода.
Качество сточных вод определяется проектом и должны быть адаптированы для предполагаемого повторного использования (например, орошение или смыв унитаза) или метода утилизации.
В зависимости от типа построенных водно-болотных угодий сточные воды проходят через гравий и, реже, песок среду, на которой укореняются растения. гравий среда (обычно известняк или вулканическая порода лавастон ) также может использоваться (использование лавстона позволит уменьшить площадь поверхности примерно на 20% по сравнению с известняком) в основном применяется в системы с горизонтальным потоком, хотя они не работают так же эффективно, как песок (но песок будет быстрее забиваться).
Построенные заболоченные земли с подземным потоком означают системы вторичной очистки, что означает, что сточные воды должны сначала пройти первичную обработку, которая эффективно удаляет твердые частицы. Такая первичная обработка может включать удаление песка и песка, жироуловитель, компост фильтр, септик, резервуар Имхоффа, анаэробный реактор с перегородкой или восходящий поток. реактор с анаэробной иловой подушкой (UASB). Следующая обработка основана на различных биологических и физических процессах, таких как фильтрация, адсорбция или нитрификация. Наиболее важным является биологическая фильтрация через биопленку аэробных или факультативных бактерий. Крупный песок в фильтрующем слое создает поверхность для роста микробов и поддерживает процессы адсорбции и фильтрации. Для этих микроорганизмов кислород должен быть достаточным.
Эффекты эвапотранспирации и осадков особенно велики в теплом и сухом климате. В случае потери воды водно-болотные угодья с вертикальным потоком предпочтительнее горизонтального из-за ненасыщенного верхнего слоя и более короткого времени удержания, хотя системы с вертикальным потоком больше зависят от внешнего источника энергии. Эвапотранспирация (как и осадки) учитывается при проектировании системы с горизонтальным потоком.
Сточные воды могут иметь желтоватый или коричневатый цвет, если бытовые сточные воды или черные воды обрабатывали. Обработанная серая вода обычно не имеет цвета. Что касается уровней патогенов, очищенная серая вода соответствует стандартам уровней патогенов для безопасного сброса в поверхностные воды. Очищенные бытовые сточные воды могут нуждаться в доочистке, в зависимости от предполагаемого повторного использования.
Посадки тростниковых зарослей популярны в европейских заболоченных территориях, построенных подповерхностными стоками, хотя можно использовать как минимум двадцать других видов растений. Можно использовать многие быстрорастущие растения-таймеры, а также, например, Musa spp., Juncus spp., Рогоз (Typha spp.) И осоки.
Пики перегрузки не должны вызывать проблем с производительностью, в то время как постоянная перегрузка приводит к потере способности очистки из-за слишком большого количества взвешенных твердых частиц, шлама или жиров.
Заболоченные земли с подземным стоком требуют следующих задач обслуживания: регулярная проверка процесса предварительной обработки, насосов, когда они используются, входящей нагрузки и распределения на фильтрующем слое.
Подземные водно-болотные угодья менее благоприятны для комаров по сравнению с водно-болотными угодьями с поверхностным стоком, поскольку здесь нет воды, выходящей на поверхность. Комары могут быть проблемой на водно-болотных угодьях, построенных на поверхности. Преимущество систем с подземным стоком состоит в том, что для обработки воды требуется меньшая площадь суши, чем с поверхностным стоком. Однако водно-болотные угодья с поверхностным стоком могут быть более подходящими для среды обитания диких животных.
Для городских применений требования к площади водно-болотных угодий, построенных с подземным потоком, могут быть ограничивающим фактором по сравнению с обычными муниципальными очистными сооружениями. Процессы высокоскоростной аэробной обработки, такие как установки с активным илом, капельные фильтры, вращающиеся диски, погружные аэрированные фильтры или установки мембранных биореакторов, требуют меньше места. Преимущество водно-болотных угодий, построенных с использованием подземных потоков, по сравнению с этими технологиями заключается в их эксплуатационной надежности, что особенно важно в развивающихся странах. Тот факт, что построенные водно-болотные угодья не образуют вторичный ил (осадок сточных вод ), является еще одним преимуществом, поскольку нет необходимости в обработке осадка сточных вод. Однако первичный ил из первичных отстойников образуется, и его необходимо удалить и обработать.
Затраты на строительство водно-болотных угодий с подземным стоком в основном зависят от стоимости песка, которым должно быть заполнено дно. Еще один фактор - стоимость земли.
Схема водно-болотного угодья, построенного на поверхности со свободной водой: его цель - воспроизвести естественные процессы, при которых частицы оседают, патогены уничтожаются, а организмы и растения используют питательные вещества. Поверхность водно-болотные угодья, также известные как водно-болотные угодья со свободной поверхностью воды, могут быть использованы для доочистки или очистки сточных вод с установок очистки сточных вод. Они также подходят для очистки ливневой канализации.
Водно-болотные угодья с поверхностным стоком всегда имеют горизонтальный поток сточных вод через корни растений, а не вертикальный поток. Они требуют относительно большой площади для очистки воды по сравнению с заболоченными территориями, построенными с использованием подземных потоков, и могут иметь повышенный запах и более низкую производительность зимой.
Водно-болотные угодья с поверхностным стоком похожи на пруды для очистки сточных вод (такие как «отстойники-стабилизаторы »), но в технической литературе они не классифицируются как пруды.
Патогены уничтожаются естественным распадом, хищничеством со стороны высших организмов, отложениями и УФ-облучением, поскольку вода подвергается воздействию прямых солнечных лучей. Слой почвы под водой является анаэробным, но корни растений выделяют кислород вокруг себя, что позволяет проводить сложные биологические и химические реакции.
Сеть, показывающая взаимосвязь между переменными, участвующими в удалении загрязняющих веществ в заболоченных территориях, построенных поверхностным стоком. Поверхность Водно-болотные угодья могут поддерживаться самыми разными типами почв, включая заливную грязь и другие илистые глины.
, такие как водяной гиацинт (Eichhornia crassipes ) и Pontederia spp. используются во всем мире (хотя Typha и Phragmites очень инвазивны).
Однако водно-болотные угодья с поверхностным стоком могут способствовать размножению комаров. У них также может быть высокое производство водорослей, что снижает качество сточных вод, а из-за наличия комаров и запахов на открытой воде их труднее интегрировать в городской район.
Новые засаженные водно-болотные угодья
Те же построенные водно-болотные угодья, два года спустя
Сочетание различных типов построенных водно-болотных угодий позволяет использовать определенные преимущества каждой системы.
Интегрированное сооруженное водно-болотное угодье (ICW) представляет собой водно-болотное угодье без облицовки со свободным поверхностным потоком, с возникающими участками с растительностью и местным почвенным материалом. Его цели заключаются не только в очистке сточных вод с сельскохозяйственных дворов и других источников сточных вод, но и в интеграции инфраструктуры водно-болотных угодий в ландшафт и повышении его биологического разнообразия.
Интегрированные построенные водно-болотные угодья могут быть более надежными системами очистки по сравнению с другими построенными водно-болотные угодья. Это связано с большей биологической сложностью и, как правило, относительно большей площадью использования земли и связанным с этим более длительным гидравлическим временем пребывания интегрированных построенных водно-болотных угодий по сравнению с традиционными построенными водно-болотными угодьями. 51>Ирландия, Великобритания и Соединенные Штаты примерно с 2007 года. Водно-болотные угодья, построенные на фермах, которые являются подтипом интегрированных построенных водно-болотных угодий, продвигаются шотландскими Агентство по охране окружающей среды и Северная Ирландия Агентство по охране окружающей среды с 2008 года.
Typhas и Phragmites являются основными видами, используемыми на искусственно созданных водно-болотных угодьях из-за их эффективности, хотя они могут быть инвазивными за пределами своего естественного ареала.
В Северной Америке рогоз (Typha latifolia ) обычен на искусственно созданных водно-болотных угодьях из-за их большой численности, способности расти на разной глубине воды, простоты транспортировки и пересадки, а также широкой переносимости состав воды (включая pH, соленость, растворенный кислород и концентрацию загрязняющих веществ). В других странах тростник обыкновенный (Phragmites australis ) широко распространен (как в системах очистки черных вод, так и в системах очистки сточных вод для очистки сточных вод).
Растения обычно коренные в этом месте по экологическим причинам и оптимальной работе.
Недавно высаженные сооруженные водно-болотные угодья для очистки черной воды (Лима, Перу)
Крупные корни этого вырванного с корнем растения, произрастающего на искусственных заболоченных территориях, указывают на здоровое растение (Лима, Перу)
Гибрид система с использованием Flowforms в водоеме для обработки, в Норвегии.
Местно выращиваемая не хищная рыба может быть добавлена в водно-болотные угодья, построенные с поверхностным стоком устранение или сокращение вредителей, таких как комаров.
Ливневые воды водно-болотные угодья, обеспечивающие среду обитания для земноводных, но накапливаемые ими загрязняющие вещества могут влиять на выживание личиночных стадий, потенциально заставляя их функционировать как «экологические ловушки. ".
Поскольку построенные водно-болотные угодья являются самоподдерживающимися, их эксплуатационные расходы значительно ниже, чем у традиционных систем очистки. Часто их капитальные затраты также ниже по сравнению с обычными системами очистки. Они действительно занимают много места и поэтому не предпочтительны там, где стоимость недвижимости высока.
Водно-болотные угодья, построенные из подземных потоков с песчаным фильтрующим слоем, берут свое начало в Китае и теперь используются в Азии. Водно-болотные угодья, построенные подземным потоком с гравийным дном, в основном встречаются в небольших городах.
Общее количество построенных водно-болотных угодий в Австрии составляет 5450 (в 2015 году). В соответствии с требованиями законодательства (нитрификация) в Австрии реализуются только водно-болотные угодья с вертикальным потоком, поскольку они достигают лучших показателей нитрификации, чем водно-болотные угодья с горизонтальным потоком. Только около 100 из этих построенных водно-болотных угодий имеют расчетную численность 50 эквивалентов населения или более. Остальные 5350 очистных сооружений меньше этого.
 | На Викискладе есть материалы, относящиеся к Построенные водно-болотные угодья. |
| На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Построенные водно-болотные угодья. |
