人工湿地污水处理课件.ppt

1,人工湿地污水处理系统,系统介绍+案例借鉴净化机理+出水水质湿地规模+经济指标总体布局+分区引导,2,1、系统介绍相比于人口集中的城市化地区，人工湿地污水处理系统更适用于广大的农村地区。集中建设相对与分散式的小规模建设成形周期短、可控性强、资金风险小、处理效率明显。人工湿地初期建设，可根据开发时序、开发强度、用地性质等因素，选择部分区域作为前期集中式人工湿地的服务区域。其他区域的湿地建设应与开发进度和实际污水处理需要相结合。新开发区域内的独立分散式人工湿地相结合的方式逐步建设。易于建设资金需求分散化，也新建地区与已建地区的经验交流。无论是高密度城市化、农业化地区、城市社区内部还是风景区内部，人工生态湿地能够借助良好的动植物生态景观，与建设地区的生态环境塑造有机融合。同时可作为生态城市和环保理念的示范园和教育基地。自然流和潜流人工湿地方式的采用及技术结合因污水处理水质和水量、技术原理、选址环境及采用技术流程、去除机理、出水水质要求、投资金额及其他相关特性的影响，且缺乏统一的设计计算参数，因此，在设计时需要合理分析现状条件，借鉴其他地区建设案例，综合考量。,7,人工湿地漳河市政污水生态处理,2、净化机理NH3N30-40mg/l（取中间值35mg/l），P8-10mg/l（取最大值10mg/l）；水量按照5000m3/d设计。（二）、作为生活污水处理厂的后续工程。一般镇区均需要建设二级污水处理厂，按照城镇污水处理厂的出水标准，如漳河镇二级污水处理厂达标排放，则污水处理厂出水应执行湖北省水污染排放限值(DB4426-2001)中第二时段中的二级标准：COD60mg/l；BOD30mg/l；SS30mg/l;NH3N15mg/l，P1mg/l；水量按照5000m3/d设计；作为生活污水处理厂的后续工程，人工湿地的处理压力要小得多，且水平潜流式人工湿地对氨氮的处理效果不如垂直流人工湿地，本项目暂不深入分析此项。,人工湿地的净化机理：对SS：湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留。对有机物：有机污染物通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。对N、P：湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。,表面流湿地：多依靠于植物净化潜流湿地：多依赖于基质微生物降解,8,人工湿地漳河市政污水生态处理,2、净化机理NH3N30-40mg/l（取中间值35mg/l），P8-10mg/l（取最大值10mg/l）；水量按照5000m3/d设计。（二）、作为生活污水处理厂的后续工程。一般镇区均需要建设二级污水处理厂，按照城镇污水处理厂的出水标准，如漳河镇二级污水处理厂达标排放，则污水处理厂出水应执行湖北省水污染排放限值(DB4426-2001)中第二时段中的二级标准：COD60mg/l；BOD30mg/l；SS30mg/l;NH3N15mg/l，P1mg/l；水量按照5000m3/d设计；作为生活污水处理厂的后续工程，人工湿地的处理压力要小得多，且水平潜流式人工湿地对氨氮的处理效果不如垂直流人工湿地，本项目暂不深入分析此项。,一级处理出水,二级处理出水,原废水,一级处理,人工湿地二级处理,灭菌或三级处理,最终排放,污水处理中的人工湿地,一级处理：为减小二级处理湿地建设面积和投资，须经预处理，如，初沉池，曝气池，滴滤池等二级处理：一般处理人工湿地通常用于处理市政污水、工业废水及雨水径流三级处理：强化处理湿地不能直接用于处理高浓度污水，强化湿地或深度处理湿地可以为社区发挥多重作用，如水的循环利用、提供野生动物生境、水的储存、作为缓冲带、提供娱乐和环境教育场地。一般处理人工湿地与强化处理人工湿地可以分开设计，也可以结合各自优点设计为复合系统，实现多重处理和强化处理目标。,二、出水与接纳水质标准,一级处理接纳水质：工程接纳污水水质要求【符合GJ3082污水排入城市下水道水质标准及GB8978污水综合排放标准三级标准】一级处理出水：人工湿地接纳污水水质要求【参照GB5084农田灌溉水质标准】（表面流：水作；潜流：旱作）二级处理出水：土壤接纳水质要求【参照GB5084农田灌溉水质标准】（表面流：水作；潜流：旱作）三级处理出水：工程出水水质要求【达到GB18918城镇污水处理厂污染物排放标准】,9,人工湿地漳河市政污水生态处理,一、污水水质（一）、作为生活污水处理的主体工程。按照城镇生活污水水质一般范围，可认为漳河镇生活污水水质状况如下：COD250350mg/l（项目取中间值300mg/l，需监测核实）；BOD150-250mg/l（取中间值200mg/l）；SS200-300mg/l（项目取中间值250mg/l）;NH3N30-40mg/l（取中间值35mg/l），P8-10mg/l（取最大值10mg/l）；水量按照5000m3/d设计。（二）、作为生活污水处理厂的后续工程。一般镇区均需要建设二级污水处理厂，按照城镇污水处理厂的出水标准，如漳河镇二级污水处理厂达标排放，则污水处理厂出水应执行湖北省水污染排放限值(DB4426-2001)中第二时段中的二级标准：COD60mg/l；BOD30mg/l；SS30mg/l;NH3N15mg/l，P1mg/l；水量按照5000m3/d设计；作为生活污水处理厂的后续工程，人工湿地的处理压力要小得多，且水平潜流式人工湿地对氨氮的处理效果不如垂直流人工湿地，本项目暂不深入分析此项。,一级处理接纳水质：工程接纳污水水质要求【符合GJ3082污水排入城市下水道水质标准及GB8978污水综合排放标准三级标准】一级处理出水：人工湿地接纳污水水质要求【参照GB5084农田灌溉水质标准】（表面流：水作；潜流：旱作）二级处理出水：土壤接纳水质要求【参照GB5084农田灌溉水质标准】（表面流：水作；潜流：旱作）三级处理出水：工程出水水质要求【达到GB18918城镇污水处理厂污染物排放标准】,步骤一：城镇污水处理厂污染物排放标准,4.1.2标准分级根据城镇污水处理厂排入地表水域环境功能和保护目标，以及污水处理厂的处理工艺，将基本控制项目的常规污染物标准值分为一级标准、二级标准、三级标准。一级标准分为A标准和B标准。一类重金属污染物和选择控制项目不分级。4.1.2.1一级标准的A标准是城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求。当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级标准的A标准。4.1.2.2城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水类功能水域（划定的饮用水水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水二类功能水域和湖、库等封闭或半封闭水域时，执行一级标准的B标准。4.1.2.3城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水、类功能水域或GB3097海水三、四类功能海域，执行二级标准。4.1.2.4非重点控制流域和非水源保护区的建制镇的污水处理厂，根据当地经济条件和水污染控制要求，采用一级强化处理工艺时，执行三级标准。但必须预留二级处理设施的位置，分期达到二级标准。,2、净化机理NH3N30-40mg/l（取中间值35mg/l），P8-10mg/l（取最大值10mg/l）；（2）作为污水处理后续工程的生活污水处理出水水质状况，将区域内处水等级划分为四个等级：一级处理区：划定的一级保护区。根据地表水环境质量标准(GB3838-2002)中类水体要求，因此人工湿地出水应符合城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中一类标准的A标准；为：COD50mg/l；BOD10mg/l；SS10mg/l;NH3N50mg/l，P0.5mg/l。二级处理区：划定的二级保护区。根据地表水环境质量标准(GB3838-2002)中类水体要求，因此人工湿地出水应符合城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中一类标准的B标准；为：COD60mg/l；BOD20mg/l；SS20mg/l;NH3N20mg/l，P1mg/l。三级处理区：为保护区内类水体。同二级处理区标准。四级处理区：为准保护区内的、类水体。根据地表水环境质量标准(GB3838-2002)中类水体要求，因此人工湿地出水应符合城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中二类标准；为：COD100mg/l；BOD30mg/l；SS30mg/l;NH3N25mg/l，P3mg/l。步骤四：根据区域内人均日需水量按照70-90%的比例计算出日污水量，农村地区相应相应降低。套用相关公式计算得出湿地建设面积。,人工湿地漳河市政污水生态处理,13,3、湿地规模&经济指标,如按照漳河镇区总人口10万人为服务范围计算一处人工湿地规模：人工湿地污水处理所需面积没有确定的设计标准，主要取决于出水标准和所需缓冲区面积。一般人工湿地设计人员采用4530L/(md).污水量按照漳河镇需水量的80%计算：根据荆门总规：远期330350人口55万m/d漳河镇：远期10万人1.6万m/d预估计远期漳河镇日军总污水量为1.3万m/d工湿地基本参数1、湿地表面积的预计计算公式：As=(Q（lnColnCe）)/(Ktdn)其中As为湿地面积（m2）Q为流量（m3/d），假定流量为5000m3/d。Co为进水BOD（mg/l），假定进水BOD为200mg/l。Ce为出水BOD（mg/l），假定出水BOD为20mg/l。Kt为与温度相关的速率常数，Kt1.014（1.06）（T20），T假定为25，则Kt=1.357。d为介质床的深度，一般从60200cm不等，大都取100150cm，项目取120cm。n为介质的孔隙度，一般从1040不等。可见，填料床孔隙度的大小对人工湿地面积的影响较大。一般项目预计介质的孔隙度为30%，则人工湿地面积约为61264m2，其中，水平湿地面积为52434m2，垂流式湿地面积为8840m2，,人工湿地漳河市政污水生态处理,14,人工湿地漳河市政污水生态处理,2、平面设计（1）水平表面流湿地水平表面流湿地一般长宽比约为10：1，而水平湿地面积约为52434m2，As1=LB=10BB=52434m2，B=72.4m，取72m；L约等于724m，取720m，As1=LB=720m72m。（2）潜流湿地潜流湿地面积约为8840m2，可用下式计算：AS2=Q(lnC0lnCe)/(KtDn)但由于整个湿地系统是按照整体计算，无法用BOD的初始浓度和出水浓度单独进行计算，潜流湿地床长度过长,易造成湿地床中的死区,且使水位难于调节,不利于植物的栽培，L:B一般控制在13之间,为便于管理，潜流湿地最好与水平流湿地同宽，因此B=72m；则L=122.8m，取120m，As2=LB=12072=8640m2。,3、费用估算工程总投资394万元，其组成如下：植被：50万；土方：50000m340元/立方（计机械）=200万；基质（混凝土）:10000m340元/m3=40万；设备安装及人工：（174.3+143.1）25%=79.4万；运输费用：（174.3+143.1+27.2）1%=3.4万；工程管理费用：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）2.5%=10.6万；不可预见费用：（174.3+143.1+27.2+3.4+79.4）2.5%=10.6万.,3、湿地规模&经济指标,单位面积处水量：0.2m/单位处水量工程费用：303元/m单位面积工程费用：64.3元/,15,植被选择,原生环境分析根据植物的原生环境分析，原生于实土环境的植物如美人蕉、芦苇、灯心草、旱伞竹、皇竹草、芦竹、薏米等，其根系生长有向土性，可配置于表面流湿地系统和潜流湿地土壤中；如水葱、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生长已经适应了无土环境，因此更适宜配置于潜流式人工湿地。养分需求分析根据植物对养分的需求情况分析，由于潜流式人工湿地系统填料之间的空隙大，植物根系与水体养分接触的面积要较表流式人工湿地广，因此对于营养需求旺盛、植株生物量大、一年有数个萌发高峰的植物如香蒲、菖蒲、水葱、水莎草等植物适宜栽种于潜流湿地；而对于营养生长与生殖生长并存，生长缓慢，一年只有一个萌发高峰期的一些植物如芦苇、茭草等则配置于表面流湿地系统。适应力分析一般高浓度污水主要集中在湿地工艺的前端部分。因此前端工艺部分一般选择耐污染能力强的植物，末端工艺由于污水浓度降低，可以考虑植物景观效果。,植物类型分析漂浮植物漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜等。以及根茎、球茎及种子植物，主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角等。这类植物净化能力有限，多用于湿地生态景观营建与植物多样性构建。挺水草本植物类型这类植物包括芦苇、茭草、香蒲等，为人工湿地系统主要的植物选配品种。根据这类植物的生长特性，它们即可以搭配种植于潜流式人工湿地，也可以种植于表流式人工湿地系统中。沉水植物类型沉水植物一般原生于水质清洁的环境，其生长对水质要求比较高，因此沉水植物只能用作人工湿地系统中最后的强化稳定植物加以应用，以提高出水水质。,配置分析,16,植被选择,选用原则植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能；筛选净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多困难。一般应选用当地或本地区天然湿地中存在的植物。植物具有很强的生命力和旺盛的生长势；抗冻、抗热能力抗病虫害能力对周围环境的适应能力所引种的植物必须具有较强的耐污染能力；水生植物对污水中的BOD5CODTNTP主要是靠附着生长在根区表面及附近的微生物去除的，因此应选择根系比较发达，对污水承受能力强的水生植物。植物的年生长期长人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。所选择的植物将不对当地的生态环境构成威胁，具有生态安全性；具有一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。由于所处理的污水不含有毒、有害成分,可以考虑其综合利用。,17,农村生活污水生态处理导引,人工湿地漳河市政污水生态处理,在漳河镇域地形起伏较大的特殊情形下，将镇区所有污水汇集，集中处理的困难较大。另外，由于漳河镇的生态导向的旅游型城镇的发展目标，小规模的分散化人工湿地可以实现水环境与生态景观的合二为一。由于镇域内各区域的发展时序的先后差别，统一建目标规模的人工湿地污水处理不可避免前期工程的建设过度与浪费。因此，我们建议在未来近期建设范围内，建设集中型人工湿地，综合地形、建设时序、用地性质、建设用地布局、生态环境目标等条件，相应建设多个小型分散化污水处理系统。,结合项目开发建设小规模分散化污水处理系统,根据湖北省农村生活污水处理适用技术指南，对于规划实施服务农村人口不大于10000人，或设计规模小于1500吨/天；且污水无法接入城镇污水管网的农村新建、扩建和改建生活处理工程的村镇，污水处理与排放应满足以下要求：,小区人工湿地系统该系统可以在不同特性的家庭污水的处理中应用。通常采用市政污水处理潜流人工湿地工艺，它具有成本低和便于维护的优势。其重要特征是处理化粪池出水或初级出水时，二级处理湿地可不设防渗层，出水渗透排入土壤，而不是地表水。与城市生活污水处理湿地相比，在规模不同，前者只有数十平方米，只能为单个家庭或几个相邻家庭提供服务，而后者可为数百家住户、工商业单位提供服务。,一个建在四川郫县园田村的庭院人工湿地,4、总体布局&分区引导,18,人工湿地漳河市政污水生态处理,4、总体布局&分区引导,在漳河镇域地形起伏较大的特殊情形下，将镇区所有污水汇集，集中处理的困难较大。另外，由于漳河镇的生态导向的旅游型城镇的发展目标，小规模的分散化人工湿地可以实现水环境与生态景观的合二为一。由于镇域内各区域的发展时序的先后差别，统一建目标规模的人工湿地污水处理不可避免前期工程的建设过度与浪费。人工湿地污水处理在镇域内的建设根据新农村、旅游景区的开发建设相应配套建设。针对不同环境品质制定进行分异化的分区引导策略，以达到按需配置、分期建设的原则。以节水、省水为基本目标，在污水收集和处理设施成本预算允许的情况下考虑出水的重复利用、地下水回灌、排水如何等。