人工湿地处理技术简介

1、1,2020/3/21,基本概念,2,?,湿地,(wetland),包括沼泽、滩涂、低潮时水深不超过,6,米的浅海区、,河流、湖泊、水库、稻田等。,国际湿地公约,?,人工湿地,模拟天然湿地系统结构和功能而建造的、可控制运,行的湿地系统，用以对受污染水进行处理的一种工,艺，由围护结构、人工介质、水生植物等部分构成。,2020/3/21,人工湿地的发展历史与研究现状,3,?,人工湿地在国外的发展历史,?,1903,年，英国约克郡，,世界上第一个,处理污水的人工湿地。,?,20,世纪,60,年代，人工湿地污水处理工艺在世界各地,受重视,并,较广泛应用。,?,1977,年，,Kickuth,提出“根区

2、法”,，标志着人工湿地,污水处,理机理的初步萌芽,。,?,20,世纪,80,年代末和,90,年代初，人工湿地作为一种新型污水处,理技术,正式进入水污染控制领域,。,?,至,2006,年，欧洲建有,一万多,座人工湿地，亚洲、澳洲、拉丁,美洲也有越来越多的人工湿地污水处理系统建成和投入运行。,2020/3/21,人工湿地的发展历史与研究现状,4,?,人工湿地在国内的发展历史,?,“七五”期间，我国才开始对人工湿地较大规模的研究。,?,1989,年，天津市环科所，我国第一座芦苇湿地工程。,?,1990,年，国家环保局华南环保所，深圳白泥坑，我国第一座,实用型人工湿地污水处理系统。,?,2002,年，

3、江苏泗洪县，处理规模,50000t/d,。,?,2012,年,8,月,28,日，青海省首项人工湿地污水处理工程开工建,设，占地面积约,1.4,万平方米，处理能力,500 m,3,/d,。,?,2012,年,8,月，山东省辖南水北调沿线已建成人工湿地,14.6,万,亩，修复自然湿地,16.3,万亩。该湿地工程对水体中氮、磷的,去除率达到,60%,以上，出水水质达地表水类要求。,2020/3/21,人工湿地的发展历史与研究现状,5,?,应用现状,国内,生活污水,采矿废水,富营养化水体,农业面源污染,垃圾场渗滤液,采油废水,改善饮用水源水质,国外,城市生活污水,酸性矿山废水,富营养化水体,农业污水,

4、淡水回用水深度处理,自然保护,硝酸盐污染的地下含水层,2020/3/21,人工湿地的发展历史与研究现状,6,?,目前，对人工湿地处理系统的研究方兴未艾，综合,前人的研究工作，可将其归纳为以下三方面：,?,扩大人工湿地污水处理技术,应用范围,，研究其处理,某些特殊废水的可行性与效果。,?,探讨人工湿地处理污水的,机理,，建立动力学模型，,用以描述污染物的降解过程和指导人工湿地的运行。,?,提出改善人工湿地,处理效果,和,运行条件,的措施，使,人工湿地的结构设计达到最优化。,2020/3/21,人工湿地的组成,7,?,人工湿地一般由五部分组成：,?,具有透水性的,基质,?,适于在饱和水和基质中生长

5、的,植物,?,水体,?,无脊椎或脊椎,动物,?,好氧或厌氧,微生物,种群,2020/3/21,人工湿地的组成,8,水生,植物,基质,水体,微生物,动物,某潜流型人工湿地,2020/3/21,人工湿地的分类,9,?,按照系统布水方式或水流方式差异，人工湿地一般,分为,自由表面流,人工湿地和,潜流型,人工湿地。,自由表面流人工湿地,?,人工湿地,水平潜流人工湿地,潜流型人工湿地,垂直潜流人工湿地,2020/3/21,人工湿地的分类,10,污水,自由表面流,人工湿地,基质,污水,潜流型,人工湿地,2020/3/21,基质,人工湿地的分类,11,三种人工湿地污水处理系统类型比较,特征,水体流动,水力负

6、荷,去污效果,表面流湿地,表面漫流,较低,一般,水平潜流湿地,基质下水平流动,较高,对,BOD, COD,等有,机物和重金属去除,效果好,相对复杂,垂直潜流湿地,表面向基质底部纵,向流动,较高,对,N, P,去除效果好,系统控制,简单，受季节影响,大,相对复杂,环境状况,夏季有恶臭、孽生,蚊蝇现象,良好,夏季有恶臭、孽生,蚊蝇现象,2020/3/21,人工湿地技术的特点,12,人工湿地技术的特点,优点,缺点,污水净化,基建和运,管理简单，,对负荷变,占地面积,受气候条,易产生淤,能力良好,行费用低,维护方便,化适应强,大,件限制大,积、饱和,BOD,5,去,一般投资,除,和运行费,85%95%

7、,用仅为传,SS,去除率,统二级污,90%,以上,水处理的,1/101/2,TP,去除率,90%,以上,TN,去除,率,60%,以,上,相当于生,植物类型,部分污染,化处理厂,的选取受,物积累，,的,25,倍,气候条件,微生物繁,的限制；,殖，若维,护不当，,易产生淤,冬季地表,积、阻塞,水结冰，,现象。,抑制水的,流动。,2020/3/21,人工湿地技术的特点,13,?,人工湿地的,净化能力良好,、,投资运行费用低,等诸多特点，,决定了它特别适用于,地理条,件比较宽裕、经济发展水平,不高,的地区，例如农村和中,小城镇。,?,另外，人工湿地还兼具,仿真自然湿地,和,生态景观休,闲服务,等优势，

8、逐渐成为一种适于大力推广的污水,处理和生态建设并举的新型实用技术。,2020/3/21,人工湿地植物,14,芦苇,?,植物,睡,莲,生长特点,代表种类,芦苇、香蒲、荷花,凤眼莲、浮萍,睡莲、荇菜,狐尾藻、金鱼藻,凤眼莲，又称水葫芦,大型水生植物四种生活型,生活型,挺水植物,漂浮植物,浮叶植物,沉水植物,金鱼藻,茎生于底泥中，植物体上部挺出,水面,植物体完全漂浮于水面,根茎生于底泥，叶漂浮于水面,植物完全沉没于水中，根扎入底,泥或漂浮于水中,2020/3/21,人工湿地植物,15,?,湿地植物具有以下功能：,?,直接,吸收,、,利用,污水中可利用态的营养物质，,吸附,和富集重金属及一些有毒有害物

9、质；,?,输送氧气,至根区，有利于微生物的好氧呼吸；,?,庞大的根系为微生物提供多样的,生境,；,?,根系生长增强和维持介质的,水力传导,；,?,美观,可欣赏性，改善景观生态环境,?,2020/3/21,人工湿地植物,16,?,研究表明，不同的湿地植物，,生长速度,、对污染物,吸收,转化能力,、,泌氧能力,等存在显著差异，因此净化功能不,尽相同。可根据以下几个方面选择人工湿地的植物：,?,耐污性,?,生长适应能力,?,根系的发达程度,?,经济价值,?,美观要求,?,尽可能增加湿地系统的生物多样性,?,因地制宜,2020/3/21,人工湿地植物,17,?,可用于人工湿地的植物有芦苇、茳芏、大米草

10、、稗,草、美人蕉等，目前最常用的是,芦苇,。,茳芏，俗称龙须草,大,米,草,2020/3/21,人工湿地基质,18,?,基质填料对污染物的截留作用：,?,提供吸附表面,?,渗透性影响水力条件,?,除磷作用,砾石,2020/3/21,人工湿地基质,19,?,基质填料的选择原则：,?,质轻，松散，足够的,机械强度,；,?,比表面积,大，,孔隙率,高，属多孔惰性载体；,?,不含有害物质，,化学稳定性,好；,?,水头损失,小，形状系数好，吸附能力强；,?,滤速高，,工作周期,长，产水量大，水质好。,?,常用填料：砾石、沸石、碎石、粉煤灰、生物陶粒、,炉渣,2020/3/21,人工湿地的净化机理,20,

11、?,人工湿地利用系统中,基质,-,水生植物,-,微生物,的三重,协同作用，通过基质的过滤、吸附、沉淀、离子交,换，植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净,化。,植物,基质,污水,净化,微生物,2020/3/21,人工湿地的净化机理,21,?,有机物的去除,?,不溶性有机物：通过在湿地基质中的,沉积,、,过滤,作,用很快地被截留；,?,可溶性有机物：通过微生物的,吸附,、,吸收,以及厌氧、,好氧生物,代谢,过程而被分解去除。,2020/3/21,人工湿地的净化机理,22,?,氮的去除,微生物的作用,（最主要）,硝化,反硝化,氨氮的挥发,氮的,去除,植物的作用,基质的物理化学,作用,2020/3

12、/21,人工湿地的净化机理,23,?,氮在微生物作用下去除,挥发作用,好氧,状态,有机氮,NH,4+,-N,NO,2,-,-N,NH,3,NO,3,-,-N,扩,散,厌氧,状态,有机氮,NH,4+,-N,扩散,NO,3,-,-N,N,2,，,N,2,O,反硝化作用,渗下,2020/3/21,人工湿地的净化机理,24,?,磷的去除,植物吸收,植物吸收或同化作用下成为植物,的,ATP,、,DNA,及,RNA,等有机成分,正常同化吸收,聚磷菌对磷的过量积累,填料对磷的吸附,填料与磷酸根离子的化学反应,2020/3/21,微生物去除,基质的,物理化学作用,人工湿地的净化机理,25,?,三条途径对磷去除

13、的贡献大小为：,?,基质,水生植物微生物（,短期,结果）,?,水生植物,基质微生物（,长期,结果）,2020/3/21,人工湿地的净化机理,26,?,悬浮物的去除,?,基质层填料、植物的根系和茎、腐殖层的,过滤,和,阻,截,作用,?,进水中悬浮物去除不代表出水无悬浮物。被截留的,悬浮物在湿地中积累；微生物量的增长（相当于活,性污泥的增长）；导致基质层渗透能力下降造成堵,塞，有机物的不断积累逐渐向湿地出口移动，影响,出水水质。,2020/3/21,人工湿地的净化机理,27,?,重金属的去除,土壤的作用,重金属在土壤的固液界面上进行,吸附,与,解吸、,络合,与解络、,沉淀,与溶解；,吸收,、微生物

14、分泌物的,络合,与,螯合,作,用、,沉淀,作用、,解毒,作用、,转化,作用、,微生物本身的,吸附,作用；,微生物的作用,植物的作用,吸收,和,储存,、,挥发,、还原解毒、根系的,吸附固定,2020/3/21,人工湿地的净化机理,28,?,难降解有机物的去除,?,湿地中存在种类繁多、数量巨大的,微生物群落,和多,种,沼生植物群落,，通过它们的共同作用，能够降解,复杂有机物。,?,有的研究甚至发现，湿地植物如芦苇能,直接吸收,一,些难降解有机物。,2020/3/21,人工湿地设计案例,29,?,云南城投福保塘湿地公园,建设时间：,2008,年,10,月,工程工艺：湿地公园,+,表流湿地,污水类型：富营养化污水,处理能力：,3000m3/d,占地面积：,80000m2,目前状况：正常运行,2020/3/21,人工湿地设计案例,30,2020/3/21,人工湿地设计案例,31,?,湿地公园建设的目的在于，在进行生态修复，景观,改造的同时，满足湿地“自然之肾”的功能要求。,国外较多的人工湿地都是这样做的它们把经过,污水厂排放的废水导入大面积的自然湿地之中，通,过湿地的模式对污水进行无害化的处理，并且结合,景观规划对环境进行改造，当然，这需要更大的面,积。,?,大多数情况下的湿地公园建设，应该是对湿地进行,改造，而不是重建，比如西溪湿地。在保留原始风,貌的同时改造，这样