人工湿地设计手册美国PPT课件

1、1湿地概况湿地概况第1页/共43页2 “湿地”一词源自英文wetland，是包括天然或人工、长久或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地带，包括或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体的水域，一般指低潮时水深不超过6米的水域。摘自1971年湿地公约湿地的定义湿地的定义第2页/共43页3湿地的类型湿地的类型从人类干扰的角度自然湿地人工湿地从水分含盐量的角度淡水湿地半咸水湿地咸水湿地从系统的分类角度沼泽湿地湖泊湿地河流湿地浅海滩涂湿地人工湿地第3页/共43页4全球湿地概况全球湿地概况占地球陆地面积的6，其中湖泊占2藓类沼泽占30草本沼泽占26森林沼泽占20洪泛平原占15世界红树林的面积约24 万km2，珊瑚

2、礁约60万km2第4页/共43页5中国湿地概况中国湿地概况中国湿地面积约6594万公顷（其中还不包括江河、池塘等），占世界湿地的10，位居亚洲第一位，世界第四位。第5页/共43页6湿地的生态、经济及社会效益湿地的生态、经济及社会效益维持生物多样性调蓄水量和调节气候降解有毒物质保护堤岸，防止盐水入侵 提供丰富的动植物产品在输、储和供水等方面发挥巨大作用 提供矿物资源可为人们提供旅游、娱乐的场所 为教育和科学研究提供了对象、材料和试验基地 1公顷湿地生态系统每年创造的价值高达1万多美元，是热带雨林的7倍，是农田生态系统的160倍!第6页/共43页7人工湿地简介人工湿地简介第7页/共43页8人工湿地

3、的定义人工湿地的定义 人工湿地(Constructed Wetlands)，是一种为了达到环保处理效果，模仿自然湿地而人工设计的复杂的具有渗透性能的地层生态结构，包括有浮现性、浸没式植物、动物和水体等不同的组成部分。第8页/共43页9物理作用物理作用过滤和沉淀过滤和沉淀能除去含有能除去含有C、N、P的有的有机及无机颗粒物和悬浮固体机及无机颗粒物和悬浮固体微生物作用微生物作用氧化还原反应氧化还原反应吸收降解吸收降解化学作用化学作用植物作用植物作用吸附和絮凝吸附和絮凝可溶性的有机化合物可溶性的有机化合物阴离子（阴离子（ PO43- ）和阳离）和阳离子（重金属阳离子）子（重金属阳离子）挥发作用挥发作

4、用挥发性有机物挥发性有机物(VOC)气体运输作用气体运输作用植物吸收植物吸收根系有利于微生物繁殖根系有利于微生物繁殖人工湿地净化废水的原理人工湿地净化废水的原理第9页/共43页10人工湿地与传统系统的比较人工湿地与传统系统的比较人工湿地人工湿地传统系统传统系统特特点点比比较较占地面积大占地面积大能耗高能耗高使用微生物使用微生物使用植物使用植物使用化学药品使用化学药品土壤土壤钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构输入能量少输入能量少建造费用建造费用$3,664,00$4,112,000使用和维修费用使用和维修费用$45,000/年年$152,000/年年备注备注兼性氧化塘和人工湿地兼性氧化塘和人工湿地带硝

5、化功能的传统活性污泥带硝化功能的传统活性污泥法的二级水处理厂法的二级水处理厂废水废水=1MGD/3786(m3/D)第10页/共43页11人工湿地的分类人工湿地的分类表面流湿地(Surface Flow Wetlands缩写为SFW) 潜流湿地(Subsurface Flow Wetlands缩写为SSFW) 垂直流湿地(Vertica1 Flow Wetlands缩写为VFW)人工湿地（Constructed Wetlands) ，它分为第11页/共43页12三种湿地的示意图三种湿地的示意图第12页/共43页13利用人工湿地处理利用人工湿地处理生活污水的工艺流程生活污水的工艺流程 第13页/

6、共43页14潜流人工湿地设计示意图潜流人工湿地设计示意图(一一)第14页/共43页15潜流人工湿地设计示意图潜流人工湿地设计示意图(二二)第15页/共43页16设计人工湿地的设计人工湿地的技术参数技术参数第16页/共43页17地点的选择气候土壤生物环境相似牺息地的替代位置和地形对地下水的污染污水的性质污水的处理量污水的可降解性第17页/共43页18设计目标污水的处理洪水的控制暴雨的截留提高附近水体的质量为各种水陆生生物提供生长和繁衍地第18页/共43页19处理目标达到受纳水体要求的水质标准满足循环用水或深度处理要求预处理要求观光用湿地第19页/共43页20土地场所的要求土地场所的要求宽度和深度

7、水力负荷的比率滞留时间填料的选用第20页/共43页21植物的类型水上植物、水底植物、浮游植物大型挺水植物(如芦苇)植被植被第21页/共43页22选择标准耐污能力和抗寒能力强，又宜于本乡土生长，最好以本乡土植物为主根系发达，茎叶茂密抗病虫害能力强有一定的经济价值北美人工湿地常用的植物有芦苇、香蒲、灯心草、水葱、竹等 第22页/共43页23在湿地植物根系表面生长的生物膜在湿地植物根系表面生长的生物膜 第23页/共43页24单户家庭的湿地系统设计单户家庭的湿地系统设计表面流湿地表面流湿地k-C*（模型）（模型）设计流量0.785 m3/d长度7.5 m产生污水量157 L/人/天宽度3 m等价污染量

8、5人深度0.55m水力停留时间5.5天面积22.5m2建议建一个7.5m x 3m的湿地系统倾斜度 0.73%流入浓度估算(mg/L)CODBOD1TSSFColi1TN1NH4+NO3-Org N1流入浓度预计(mg/L)1569.2400.0406.1105162.980.5125.882.4预测量降解比率%173.924.740.268132.366.730.661.873.093.890.199.918.817.175.725.0第24页/共43页25表面流湿地表面流湿地k-C*（模型）（模型）设计流量460 m3/d长度100 m产生污水量157 L/人/天宽度80 m等价污染量29

9、30 人深度0.55m水力停留时间3.3天面积0.8 ha建议各建一个100m x 40m的湿地系统倾斜度 0.005%流入浓度估算(mg/L)CODBOD1TSSFColi1TN1NH4+NO3-Org N1流入浓度预计(mg/L)643.1400.064.410570.053.249.116.8预测量降解比率%173.924.816.5109261.847.520.814.373.093.874.498.911.710.857.614.8大型湿地系统的设计大型湿地系统的设计第25页/共43页26人工湿地实例介绍人工湿地实例介绍第26页/共43页27Nativitas 人工湿地的建设人工湿地

10、的建设第27页/共43页28地点分析：位于墨西哥市附近北部：农场和园艺场南部：大城市水资源缺乏亟需污水处理系统第28页/共43页29Nativitas湿地系统的设计方案湿地系统的设计方案第29页/共43页30预处理预处理稳定塘稳定塘第30页/共43页31二级处理二级处理潜流湿地潜流湿地第31页/共43页32三级处理三级处理垂直流湿地垂直流湿地第32页/共43页33污染物在各级处理中的污染物在各级处理中的净化效果净化效果化学需氧量（COD)总悬浮颗粒（TSS）总氮(TN)第33页/共43页34第34页/共43页35第35页/共43页36第36页/共43页37废水中的有机污染物的种类废水中的有机污

11、染物的种类杀虫剂PAHs 和PCBs激素医药品人体保健品表面活性剂（NPEOs属于雌激素） 第37页/共43页38NPEO 表面活性剂及其衍生物表面活性剂及其衍生物第38页/共43页39第39页/共43页40湿地面积的计算公式湿地面积的计算公式A = (0.0365 Q/k) ln(Ci C*)/(Ce C*)A ：湿地的设计面积Q ：水流量k ：降解速率常数Ci ：进水污染物浓度C*：湿地水体本底污染物的浓度Ce： 要求出水污染物的浓度K的取值的取值TSSTNNH4-NNO3-NOrg-NCOD 香蒲香蒲54.261.771.1017.724.2325.27观赏性植物观赏性植物47.593.593.6918.303.2429.63平均数平