人工湿地概述

1、人工湿地概述：1 .概述：湿地是地球上一个重要的生态系统，享有“地球之肾”的美誉，位于陆地生态系统(森林和草原)和水生生态系统(如深水湖泊和海洋)之间。世界上对湿地有许多定义，其中包括苏联、加拿大、澳大利亚和英国在内的36个国家于1971年在伊朗签署的拉姆萨尔湿地条约被国际公认为“天然或人工、永久或临时湿地、泥炭地或浅水区、静态或流动淡水、微咸水和咸水水体，包括低潮时水深不超过6米的水域”湿地不仅可以调节蓄水和气候，为珍稀动物提供良好的栖息地，还可以净化污水。湿地系统一般可分为两类：自然湿地和人工湿地。人工湿地的设计和建设是通过优化湿地自然生态系统中物理、化学和生物功能的组合来实现废水的有效处

2、理。目前，美国、丹麦、德国和英国都有大量的人工湿地系统用于污水处理，其推广应用领域不断扩大，引起了人们的广泛关注。虽然这一领域的研究在我国起步较晚，但由于其投资少、运行成本低(生物处理的1/5-1/6)、能耗低、操作简单，不仅适用于生活污水，而且对部分工业废水、农业废水和垃圾渗滤液具有良好的净化效果，因此发展迅速。1990年，深圳宝安县柏尼坑人工湿地工程、内蒙古赤峰市宁城县天一镇污水处理工程、成都活水公园人工湿地塘床系统都是这方面的典型例子。人工湿地的分类，根据湿地的主要植物形态，人工湿地可分为：1。浮游植物系统；2.紧急植物系统；3.水下植物系统。其中，沉水植物系统仍处于实验室研究阶段，其主

3、要应用领域在于一级处理和精处理后的二级处理。浮游植物主要用于去除氮和磷，提高传统稳定塘的效率。目前，人工湿地系统一般指新兴水生植物系统。人工湿地的分类根据污水在湿地中的不同水面位置，人工湿地可分为自由表面人工湿地和潜流人工湿地。1.表面流人工湿地(SFCW)类似于自然湿地。污水流经湿地床表面。污染物的去除取决于植物根茎的拦截和根茎上形成的生物膜的降解。这种湿地成本低，操作管理方便，但不能充分利用填料和植物根系的功能，在废水处理过程中容易产生异味，产生蚊蝇，在实际应用中一般不使用。2.在潜流人工湿地系统中，污水流经湿地床，可以充分利用湿地中的填料，其卫生条件优于表面流人工湿地。表面流人工湿地，潜

4、流人工湿地，2。人工湿地的分类，根据污水在湿地中的不同流向，人工湿地可分为水平流人工湿地和垂直流人工湿地。1.水平流人工湿地系统。污水以接近水平的流动模式流向系统表面下方的出口。2.垂直人工湿地系统。在该系统中，通常在整个表面上布置配水系统，并且定期供水。来自系统下部的流出物，在系统表面以下流动。目的是该系统可以排水以最大化氧气供应。其中一些不断被淹没。人工湿地系统是一种独特的动植物生态系统，由一定的填料(如土壤、砾石等)填充而成。)变成具有一定长宽比和底坡的洼地，并种植水生植物(如芦苇等)。)处理性能好，成活率高，抗水性强，生长周期长，美观，床面经济价值高。3.人工湿地的结构1。填充物在常用

5、的基质有土壤、砾石、沙子、沸石、碎瓷砖、灰烬等。根据处理的目的，根据污染物的特性有不同的基质选择。一般来说，在处理以悬浮物、化学需氧量和生化需氧量为主要特征的污染物时，可以选择土壤、细砂、粗砂、砾石、碎瓦或灰中的一种或多种作为基质。如果去除氮和磷的要求高，可以选择去除能力强的基质来优化组合。例如，沸石与石灰石的结合不仅考虑了沸石对氨氮的吸附、土壤中不溶性磷的活化和生物再生，还利用了石灰石对磷的高吸附特性，从而达到同时去除氮和磷的目的。目前，基质的选择倾向于粒径较大，因为粒径较大的基质床中水流短路最小，可形成渠流，堵塞现象较少，不易分散。3.人工湿地的结构2。植物是人工湿地的重要组成部分。水生植

6、物在人工湿地中的作用如下：(1)污水中的一些污染物被吸收作为自身生长的营养物质；它可以将一些有毒物质的重金属富集、转化、分解成无毒物质；根系生长有利于污水在人工湿地植物床过水段的均匀分布，氧气被输送到根区，创造良好的根区环境，有利于微生物降解有机污染物；增加或稳定床的透水性。可用于人工湿地的植物包括芦苇、香蒲、灯心草、风车草、香根草、浮萍等。其中使用最广泛的是芦苇。最好从当地或当地的自然湿地中选择植物，以保证对当地气候和环境的适应性，并尽可能增加湿地系统的生物多样性，提高湿地系统的综合处理能力。植物的种植方法包括播种法和移栽法。移植种子既经济又快捷。3.人工湿地建设，凤眼莲/酸浆；3.人工湿地

7、建设，灯心草、菖蒲、矮美人蕉、茭白和鸢尾；4.人工湿地去除污染物的机理；4.1人工湿地去除有机污染物的机理人工湿地的显著特点之一是其对有机物的降解能力强。污水中的不溶性有机物可以通过湿地的沉淀和过滤被微生物快速拦截和利用，而污水中的可溶性有机物可以通过植物根系和生物膜的吸附、吸收和生物降解被分解和去除。因此，湿地床对有机物的去除是物理截留和沉淀以及生物吸收和降解的结果。废水中的大部分有机物最终通过异养微生物转化为微生物、CO2和H2O，新的生物通过定期更换填充床和收获湿地植物从系统中去除。4.人工湿地去除污染物的机理，4.2人工湿地处理系统的脱氮，包括基质的吸附、过滤和沉淀、氨的挥发、植物的吸

8、收以及微生物的硝化和反硝化作用。在土壤-植物系统中，有机氮首先被截留或沉淀，然后在微生物的作用下转化为氨氮。由于土壤颗粒带负电荷，氨离子容易被吸附，土壤微生物通过硝化作用将氨离子转化为NO3，土壤可以恢复氨离子的吸附功能。同时，废水中的无机氮可以作为植物生长过程中不可缺少的物质被植物直接吸收，并合成有机氮如植物蛋白，通过收获植物将其从废水和湿地系统中去除。但脱氮主要是通过湿地中微生物的硝化和反硝化作用。此外，人工湿地填料还可以通过吸附、吸附、过滤和离子交换等物理和化学方法去除污水中的部分氮。4.人工湿地去除污染物的机理3。人工湿地除磷是通过植物吸收、微生物去除和基质的物理化学作用来实现的。废水

9、中无机磷基体的物理和化学作用主要是填料对磷的吸附和过滤，以及与磷酸根离子的化学反应，不同填料的作用不同。然而，填料对磷的吸附和沉淀不是永久性的，而是部分可逆的。植物生长也直接影响去除效果。在春季和夏季，植物生长迅速，生物量增加，磷吸收加快，污水中磷含量减少。然而，植物在秋季枯萎后，吸收减缓，冬季死亡的植物向湿地释放磷，导致污水中磷含量增加，无机磷含量甚至高于进水。生物除磷包括磷的正常同化和磷的过量积累。在一般二级污水处理中，当进水磷含量为10毫克/升时，微生物对磷的正常同化量仅为进水总量的4.5%。因此，微生物除磷主要是通过强化后磷的过量积累来实现的。4.人工湿地去除污染物的机理。人工湿地对悬

10、浮固体和致病菌的去除对于潜流人工湿地，悬浮固体的去除主要是通过湿地填料的吸附和截留，其原理类似于砂滤，因此去除率较高。因此，为了防止潜流人工湿地堵塞，进水中无机悬浮物的要求较高(小于20毫克/升)。研究发现，与大多数自然处理技术一样，人工湿地可以去除污水中的致病菌，其原理尚不清楚，去除率也不确定，但非常有效。5.影响人工湿地处理的因素5.1温度与一般生物处理一样，直接影响系统中的生物活性，从而影响系统的污染降解效率。在人工湿地中，除进水温度外，表面流很容易受到环境温度的影响，而潜流人工湿地受影响较小。沈阳浑南人工湿地位于沈阳浑南新区中心区，潜流湿地面积6500m2。影响人工湿地处理的因素5.2

11、溶解氧污水进入湿地后有两个主要的好氧因素：碳酸化需氧量和硝化需氧量。水中复氧的方式包括大气复氧和通过植物茎和叶的传播。6.典型人工湿地技术；7.国内人工湿地应用实例：深圳白泥坑人工湿地处理系统1990年7月，中国第一个人工湿地污水处理项目白泥坑人工湿地处理系统在深圳建成。白泥坑人工湿地污水处理系统位于深圳宝安县白泥坑村以南500米处。水系沿着山角流向海湾，属于海洋性气候。占地189亩，日处理废水3100 m3/d。七、国内应用人工湿地的实例，经过近两年的实验运行，出水效果较好。除氨氮指标的影响不明显外；其他指标能达到国家二级处理排放标准。该项目无能耗，管理方便。除了每月监测一次水质外，平时不需

12、要其他管理。从外部来看，进水水质稍浑浊，但无色无味，是由一个村庄排出的生活污水和少量的村办企业废水汇合而成。运行费用为0.02元/m3，仅为传统活性污泥法的10%。人工湿地在中国的应用实例：山东省胶南市胶南市排水系统大多采用雨污分流系统，工业废水和生活污水的比例为1: 4，工业废水主要来自造纸、化工、印染、纺织、食品加工、酿造、橡胶、热电等企业。胶南污水处理厂设计处理规模为60万吨/日，总投资3000万元，占地76.7hm2，均为盐碱地。七、人工湿地在中国的应用实例，污水处理能力为60000m3/d，经济芦苇湿地预处理后的进出水指标为毫克/升。内蒙古赤峰市宁城污水处理厂是“八五”期间建设部颁发

13、的“中国北方人工湿地污水处理技术研究与应用”重点项目，由赤峰市建委和宁城县建设局承担。该项目于1997年6月通过了建设部科技司的技术鉴定，1998年工艺流程如下：原污水经过格栅、集水井和沉淀池，进入一级砾石层，然后进入二级砾石层，处理后的水从二级砾石层流出，排入天然河道。一级砾石层上种植芦苇，二级砾石层上种植香蒲。采用该工艺处理每吨污水需要土建费用427.00元，维护费用0.06元，占地面积3.6平方米。人工湿地污水处理技术的应用有效改善了东辽河的生态环境，东辽河下游居民从此远离了恶臭和蚊蝇。它改变了东小河的环境，提高了居民的生活质量。自1996年以来，深圳环境科学研究所开展了一个项目(199

14、6.9-1999.9)，研究热带和亚热带地区水质改善、再利用和水生态系统重建的生物技术对策。该项目是由欧盟科学、研究和发展部牵头的与第三世界国家和国际组织的合作项目，由中国、德国和奥地利的六个研究单位联合实施。本研究的主要思路是采用低能耗、低运行成本的人工湿地系统和生态方法净化地表水，可应用于饮用水和景观水的净化以及污水处理。1997年5月至11月，深圳环境科学研究院建立了人工湿地实验场，并建立了小型和中试规模的实验项目，不仅在理论上做了大量的研究工作，而且在技术上积累了许多宝贵的经验。超过地表水标准GB3838-88V的严重污染水，经系统处理后可达到三级标准。7。人工湿地在中国的应用实例，深圳环境科学研究院人工湿地中试系统的净水效果(采样时间：99.6.16)，深圳环境科学研究院人工湿地中试系统，深圳环境科学研究院人工湿地中试系统，洪湖人工湿地系统经过上述小试和中试，在处理严重污染的布吉河水方面取得了初步成效。深圳环境科学研究所于1999年初开始设计和建设洪湖人工湿地系统的净水工程。洪湖冬季严重缺水，缺水问题全部由周边生活污水补充。因此，洪湖水质长期未达到景观用水标准。本项目将高效渗透人工湿地系统净水技术应用于洪湖污染控