《人工湿地设计》课件

2022/11/21人工湿地设计基础1h2022/11/21人工湿地设计基础1h2022/11/21确定类型

集配水系统进水方式通气系统防渗系统设计填料选择铺设方式植物选择面积

负荷停留时间预处理运行维护景观效果生态和谐2h2022/11/21确定类型集配水系统填料选择2022/11/211.确定湿地的类型人工湿地表面流人工湿地水平潜流人工湿地垂直潜流人工湿地3h2022/11/211.确定湿地的类型人工湿地表面流人工湿地表面流人工湿地潜流人工湿地4h表面流人工湿地潜流人工湿地4h2022/11/212.人工湿地基本参数（1）湿地面积的预计

计算公式：A=(Q×（So－Se）)/Ls

其中：As为湿地面积（m2）Q为流量（m3/d）

So为进水BOD5（mg/l）Se为出水BOD5（mg/l）Ls为BOD负荷（kg/hm2.d）

（2）水力停留时间计算

计算公式：t=V×ε/Q

t：水力停留时间（d）Q：流量V：池子的容积（m3）ε：孔隙度%5h2022/11/212.人工湿地基本参数（1）湿地面积的预计2022/11/212.人工湿地基本参数（5）床体结构参数6h2022/11/212.人工湿地基本参数（5）床体结构参数67h7h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

防渗设计

1水泥砂浆或混凝土防渗：砖砌或毛石砌后底面和侧壁用防水水泥砂浆防渗处理，或采用混凝土底面和侧壁

2塑料薄膜防渗：薄膜厚度宜大于1.0mm，两边衬垫土工布，以降低植物根系和紫外线对薄膜的影响。

3黏土防渗：采用黏土防渗时，黏土厚度应不小于60cm，并进行分层压实。亦可采取将黏土与膨润土相混合制成混合材料，不小于60cm。保护地下水8h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤防渗设计9h9h10h10h11h11h12h12h2022/11/21布水与集水方式3.人工湿地结构设计步骤V形槽配水构筑物结构简图13h2022/11/21布水与集水方式3.人工湿地结构设计步骤2022/11/213.人工湿地结构设计步骤布水与集水方式14h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤布水与集水方式2022/11/213.人工湿地结构设计步骤15h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤15h2022/11/21布水与集水方式水平潜流人工湿地结构简图3.人工湿地结构设计步骤16h2022/11/21布水与集水方式水平潜流人工湿地结构简图2022/11/21水平潜流人工湿地进水3.人工湿地结构设计步骤17h2022/11/21水平潜流人工湿地进水3.人工湿地结构设2022/11/21布水与集水方式水平潜流人工湿地结构简图3.人工湿地结构设计步骤18h2022/11/21布水与集水方式水平潜流人工湿地结构简图2022/11/213.人工湿地结构设计步骤19h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤19h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结构简图布水与集水方式20h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结2022/11/213.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结构布水布水与集水方式21h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结2022/11/21布水与集水方式3.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结构布水22h2022/11/21布水与集水方式3.人工湿地结构设计步骤2022/11/21通气孔3.人工湿地结构设计步骤作用：向系统内部充氧，并保证池内气体排出，防止产生臭味。常设置在填料层底部，与排水管，穿水管连接。23h2022/11/21通气孔3.人工湿地结构设计步骤作用：22022/11/21单元模块有多种灵活的组合方式，这样可以很好地适应选址条件的变化24h2022/11/21单元模块有多种灵活的组合方式，这2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

基质的填充

提供植物和微生物生长并对污染物起到过滤，吸附的作用，包括土壤、砾石、陶砾、碎石、沙土矿渣、粉煤灰等。25h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤基质的填充2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

基质的填充分层厚度排水层过渡层滤料层覆盖层200~350mm100mm600mm50mm材料粒径8~16mm粒径4~8mm粒径0.2~6mm粒径8~16mm功能汇集排出已处理的污水防止上层砂砾堵塞下面排水层核心处理区防表面冲蚀，迅速进水常用垂直流填料从下到上结构26h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤基质的填充分层2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

基质的填充水平潜流填料从左到右结构27h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤基质的填充水平2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

植被的选择要求1）适应当地环境，优先选择本土物种2）根系发达，输氧能力3）强耐污能力强，去除效果好4）具有抗冻，抗病虫的能力5）生长周期短，生物量大的6）有经济价值或者景观效果好28h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤植被的选择要求29h29h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

植被的选择菖蒲芦苇香蒲鸢尾美人蕉富贵竹30h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤植被的选择菖蒲

凤眼莲浮萍/浮莲槐叶萍水鳖31h凤眼莲

灯心草香蒲菖蒲32h灯心草

矮化美人蕉茭白黄花鸢尾33h矮化美人蕉2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

微生物接种人工湿地系统中的微生物主要去除污水中的有机质和N，某些难降解的有机物质和有毒物质需要运用微生物的诱发变异特性，培育驯化适宜吸收和消化这些有机物质和有毒物质的优势细菌，进行降解。驯化接种优势菌种有假单胞杆菌属Pseudomonas、产碱杆菌属Alcaligens和黄杆菌属Flavobacterium以及硝化细菌和反硝化细菌。一般接种活性污泥，配置一定浓度的营养物质，使得微生物在人工湿地中迅速生长，繁殖34h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤微生物接种2022/11/2135h2022/11/2135h2022/11/21可选择格栅、沉砂、初沉、均质等一级处理工艺，物化强化法、AB法前段、水解酸化、浮动生物床等一级强化处理工艺，以及SBR、氧化沟、A/O、生物接触氧化等二级处理工艺。

①：BOD5/COD<0.3时，宜采用水解酸化处理工艺。

②：SS

>100mg/L时，宜设沉淀池。

③：含油量>50mg/L，宜设除油设备。

④：DO<1.0mg/L时，宜设曝气装置。5.人工湿地运行过程中进水的预处理过程36h2022/11/21可选择格栅、沉砂、初沉、均质等一级处理工2022/11/21生物接触氧化组合工艺介绍预处理措施中核心技术多为生物接触氧化组合工艺，大幅度降低来水中有机物含量，减少了人工湿地系统处理负荷，避免了湿地易堵塞的现象，延长了湿地运行时间，可以使污水达到相关排放标准。

工艺设计边界条件技术路线

5.人工湿地运行过程中进水的预处理过程37h2022/11/21生物接触氧化组合工艺介绍预处理措施中核心2022/11/215.人工湿地运行过程中进水的预处理过程38h2022/11/215.人工湿地运行过程中进水的预处理过程32022/11/216.人工湿地常见故障及解决措施一是湿地冬季保温方法，如植物覆盖法，就是将植物的地上部分分割去就地覆盖；二是冰层覆盖法，即在冬季湿地结冻前放水，使湿地表面结一层冰层对湿地自然覆盖等气候温度条件变化

夏季，温度较高，植物生长较快，生物量增加，湿地净化功能较强，秋冬季：植物枯萎后，吸收速度较慢，是污染物去除效率降低。39h2022/11/216.人工湿地常见故障及解决措施一2022/11/216.人工湿地常见故障及解决措施

基质容易产生堵塞现象随着时间的推移，部分营养物质会逐渐积累，湿地中的微生物大量繁殖，所产生的代谢产物、腐烂根系等会不断阻塞填料空隙，发生堵塞现象，湿地处理效果和运行寿命降低。

a：加强预处理b：设定合理的间歇期，实现间接进水方式c：适度密度种植，及时维护收割40h2022/11/216.人工湿地常见故障及解决措施a：加2022/11/21

出水污染物浓度回升问题

水生植物生长周期较短和补给水源水质等环境的变化会引起植株的衰竭和腐烂，腐烂的茎、叶容易消耗水体中的溶解氧使河床上升、底泥增多，其中释放出的有机物、氨氮等导致水体污染物回升，容易造成水体的二次污染。定期的进行人工湿地的维护，包括清洗基质，换基质，收割植物，给系统富氧等等6.人工湿地常见故障及解决措施41h2022/11/21出水污染物浓度回升问题定期的进国内人工湿地应用实例以处理污水量60000m3/d计，在建造污水处理厂前对各种处理流程进行了经济技术比较。工程名称特点工程投资(亿元)运行费用(万元/a)处理成本(元/m3)耗电量(kw.h)/m3占地面积(hm2)AB法有效去除有机物，对N,P去除率高0.738760.40.3614氧化沟有效去除有机物，N,P去除率高0.587000.320.3322传统活性污泥法有效去除有机物，N,P去除率低0.667880.360.4014芦苇湿地法有效去除有机物，对N,P去除效果较好，占地面积大0.211640.080.158042h国内人工湿地应用实例以处理污水量60000m3/d计，在建造2022/11/21针对前述一些现有人工湿地存在的问题，需要强化的环节。我们。。。下面介绍一些学术前沿的人工湿地设计方案43h2022/11/21针对前述一些现有人工湿地存441、人工增氧复合垂直流人工湿地1-空气压缩机2-复合垂直流3-下行流地4-上行流地5-导气管6-穿孔曝气管7-排空管8-通孔44h441-空气压缩机44h1-湿地植物2-床体填料3-支撑墙4-集配水干管5-进水箱6-间歇进水控制装置7-增氧机8-出水箱9-配水箱10-进水口11-放空管12-出水口13-配水孔14-配水箱2、水力增氧人工湿地45h1-湿地植物2、水力增氧人工湿地45h2、新型人工湿地设计-水力增氧人工湿地湿地俯视示意图（箭头表示水流流径）构造剖面A-A示意图46h2、新型人工湿地设计-水力增氧人工湿地湿地俯视示意图构造剖3、利用跌水曝气充氧的潜流人工湿地1-进水口2-导流板3-挺水植物4-下过流通道5-多层平面竹网6-填料7-集水区8-跌水挡板9-床体10-进水挡墙11-出水挡墙47h3、利用跌水曝气充氧的潜流人工湿地1-进水口47h情景设计1、居住小区；2、别墅山庄；3、农业的小村庄；4、靠近河边的居住区；5、景区酒店；6、远离都市的海景住宅区7、其它课程设计1、作业以个人为设计者；2、自己选择和模拟情景；3、严格禁止大段抄袭别人的设计或者直接网上下载；（设计计零分，20%）4、时间要求：成绩的一部分，学期结束后提交；可以集体交也可以个人交；5、字数和格式不限。手写打印都可以，专业术语和图表要求规范。提倡CAD做图要求：48h情景设计课程设计1、作业以个人为设计者；要求：48h2022/11/21人工湿地设计基础49h2022/11/21人工湿地设计基础1h2022/11/21确定类型

集配水系统进水方式通气系统防渗系统设计填料选择铺设方式植物选择面积

负荷停留时间预处理运行维护景观效果生态和谐50h2022/11/21确定类型集配水系统填料选择2022/11/211.确定湿地的类型人工湿地表面流人工湿地水平潜流人工湿地垂直潜流人工湿地51h2022/11/211.确定湿地的类型人工湿地表面流人工湿地表面流人工湿地潜流人工湿地52h表面流人工湿地潜流人工湿地4h2022/11/212.人工湿地基本参数（1）湿地面积的预计

计算公式：A=(Q×（So－Se）)/Ls

其中：As为湿地面积（m2）Q为流量（m3/d）

So为进水BOD5（mg/l）Se为出水BOD5（mg/l）Ls为BOD负荷（kg/hm2.d）

（2）水力停留时间计算

计算公式：t=V×ε/Q

t：水力停留时间（d）Q：流量V：池子的容积（m3）ε：孔隙度%53h2022/11/212.人工湿地基本参数（1）湿地面积的预计2022/11/212.人工湿地基本参数（5）床体结构参数54h2022/11/212.人工湿地基本参数（5）床体结构参数655h7h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

防渗设计

1水泥砂浆或混凝土防渗：砖砌或毛石砌后底面和侧壁用防水水泥砂浆防渗处理，或采用混凝土底面和侧壁

2塑料薄膜防渗：薄膜厚度宜大于1.0mm，两边衬垫土工布，以降低植物根系和紫外线对薄膜的影响。

3黏土防渗：采用黏土防渗时，黏土厚度应不小于60cm，并进行分层压实。亦可采取将黏土与膨润土相混合制成混合材料，不小于60cm。保护地下水56h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤防渗设计57h9h58h10h59h11h60h12h2022/11/21布水与集水方式3.人工湿地结构设计步骤V形槽配水构筑物结构简图61h2022/11/21布水与集水方式3.人工湿地结构设计步骤2022/11/213.人工湿地结构设计步骤布水与集水方式62h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤布水与集水方式2022/11/213.人工湿地结构设计步骤63h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤15h2022/11/21布水与集水方式水平潜流人工湿地结构简图3.人工湿地结构设计步骤64h2022/11/21布水与集水方式水平潜流人工湿地结构简图2022/11/21水平潜流人工湿地进水3.人工湿地结构设计步骤65h2022/11/21水平潜流人工湿地进水3.人工湿地结构设2022/11/21布水与集水方式水平潜流人工湿地结构简图3.人工湿地结构设计步骤66h2022/11/21布水与集水方式水平潜流人工湿地结构简图2022/11/213.人工湿地结构设计步骤67h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤19h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结构简图布水与集水方式68h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结2022/11/213.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结构布水布水与集水方式69h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结2022/11/21布水与集水方式3.人工湿地结构设计步骤垂直流人工湿地结构布水70h2022/11/21布水与集水方式3.人工湿地结构设计步骤2022/11/21通气孔3.人工湿地结构设计步骤作用：向系统内部充氧，并保证池内气体排出，防止产生臭味。常设置在填料层底部，与排水管，穿水管连接。71h2022/11/21通气孔3.人工湿地结构设计步骤作用：22022/11/21单元模块有多种灵活的组合方式，这样可以很好地适应选址条件的变化72h2022/11/21单元模块有多种灵活的组合方式，这2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

基质的填充

提供植物和微生物生长并对污染物起到过滤，吸附的作用，包括土壤、砾石、陶砾、碎石、沙土矿渣、粉煤灰等。73h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤基质的填充2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

基质的填充分层厚度排水层过渡层滤料层覆盖层200~350mm100mm600mm50mm材料粒径8~16mm粒径4~8mm粒径0.2~6mm粒径8~16mm功能汇集排出已处理的污水防止上层砂砾堵塞下面排水层核心处理区防表面冲蚀，迅速进水常用垂直流填料从下到上结构74h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤基质的填充分层2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

基质的填充水平潜流填料从左到右结构75h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤基质的填充水平2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

植被的选择要求1）适应当地环境，优先选择本土物种2）根系发达，输氧能力3）强耐污能力强，去除效果好4）具有抗冻，抗病虫的能力5）生长周期短，生物量大的6）有经济价值或者景观效果好76h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤植被的选择要求77h29h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

植被的选择菖蒲芦苇香蒲鸢尾美人蕉富贵竹78h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤植被的选择菖蒲

凤眼莲浮萍/浮莲槐叶萍水鳖79h凤眼莲

灯心草香蒲菖蒲80h灯心草

矮化美人蕉茭白黄花鸢尾81h矮化美人蕉2022/11/213.人工湿地结构设计步骤

微生物接种人工湿地系统中的微生物主要去除污水中的有机质和N，某些难降解的有机物质和有毒物质需要运用微生物的诱发变异特性，培育驯化适宜吸收和消化这些有机物质和有毒物质的优势细菌，进行降解。驯化接种优势菌种有假单胞杆菌属Pseudomonas、产碱杆菌属Alcaligens和黄杆菌属Flavobacterium以及硝化细菌和反硝化细菌。一般接种活性污泥，配置一定浓度的营养物质，使得微生物在人工湿地中迅速生长，繁殖82h2022/11/213.人工湿地结构设计步骤微生物接种2022/11/2183h2022/11/2135h2022/11/21可选择格栅、沉砂、初沉、均质等一级处理工艺，物化强化法、AB法前段、水解酸化、浮动生物床等一级强化处理工艺，以及SBR、氧化沟、A/O、生物接触氧化等二级处理工艺。

①：BOD5/COD<0.3时，宜采用水解酸化处理工艺。

②：SS

>100mg/L时，宜设沉淀池。

③：含油量>50mg/L，宜设除油设备。

④：DO<1.0mg/L时，宜设曝气装置。5.人工湿地运行过程中进水的预处理过程84h2022/11/21可选择格栅、沉砂、初沉、均质等一级处理工2022/11/21生物接触氧化组合工艺介绍预处理措施中核心技术多为生物接触氧化组合工艺，大幅度降低来水中有机物含量，减少了人工湿地系统处理负荷，避免了湿地易堵塞的现象，延长了湿地运行时间，可以使污水达到相关排放标准。

工艺设计边界条件技术路线

5.人工湿地运行过程中进水的预处理过程85h2022/11/21生物接触氧化组合工艺介绍预处理措施中核心2022/11/215.人工湿地运行过程中进水的预处理过程86h2022/11/215.人工湿地运行过程中进水的预处理过程32022/11/216.人工湿地常见故障及解决措施一是湿地冬季保温方法，如植物覆盖法，就是将植物的地上部分分割去就地覆盖；二是冰层覆盖法，即在冬季湿地结冻前放水，使湿地表面结一层冰层对湿地自然覆盖等气候温度条件变化

夏季，温度较高，植物生长较快，生物量增加，湿地净化功能较强，秋冬季：植物枯萎后，吸收速度较慢，是污染物去除效率降低。87h2022/11/216.人工湿地常见故障及解决措施一2022/11/216.人工湿地常见故障及解决措施

基质容易产生堵塞现象随着时间的推移，部分营养物质会逐渐积累，湿地中的微生物大量繁殖，所产生的代谢产物、腐烂根系等会不断阻塞填料空隙，发生堵塞现象，湿地处理效果和运行寿命降低。

a：加强预处理b：设定合理的间歇期，实现间接进水方式c：适度密度种植，及时维护收割88h2022/11/216.人工湿地常见故障及解决措施a：加2022/11/21

出水污染物浓度回升问题

水生植物生长周期较短和补给水源水质等环境的变化会引起植株的衰竭和腐烂，腐烂的茎、叶容易消耗水体中的溶解氧使河床上升、底泥增多，其中释放出的有机物、氨氮等导致水体污染物回升，容易造成水体的二次污染。定期的进行人工湿地的维护，包括清洗基质，换基质，收割植物，给系统富氧等等6.人工湿地常见故障及解决措施89h2022/11/21出水污染物浓度回升问题定期的进国内人工湿地应用实例以处理污水量60000m3/d计，在建造污水处理厂前对各种处理流程进行了经济技术比