人工湿地污水处理技术简介.pptx

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1、人工湿地污水处理技术简介人工湿地污水处理技术简介基本概念湿地湿地(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人工湿地 为处理污水而人为设计建造的、工程化的湿地系统。2023/3/302023/3/302 2第1页/共34页人工湿地的发展历史与研究现状人工湿地在国外的发展历史人工湿地在国外的发展历史人工湿地在国外的发展历史人工湿地在国外的发展历史19031903年，英国约克郡，年，英国约克郡，世界上第一个世界上第一个世界上第一个世界上第一个处理污水的人工湿地。处理污水的人工湿地。2020世纪世纪6060年代，人工湿地污水处理工艺在

2、世界各地年代，人工湿地污水处理工艺在世界各地受重视受重视受重视受重视并较广泛应用。并较广泛应用。19771977年，年，KickuthKickuth提出提出“根区法根区法”，标志着人工湿地，标志着人工湿地污水处污水处污水处污水处理机理的初步萌芽理机理的初步萌芽理机理的初步萌芽理机理的初步萌芽。2020世纪世纪8080年代末和年代末和9090年代初，人工湿地作为一种新型污水年代初，人工湿地作为一种新型污水处理技术处理技术正式进入水污染控制领域正式进入水污染控制领域正式进入水污染控制领域正式进入水污染控制领域。至至20062006年，欧洲建有年，欧洲建有一万多一万多一万多一万多座人工湿地，亚洲、澳

3、洲、拉座人工湿地，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。运行。2023/3/302023/3/303 3第2页/共34页人工湿地的发展历史与研究现状人工湿地在国内的发展历史人工湿地在国内的发展历史人工湿地在国内的发展历史人工湿地在国内的发展历史“七五七五”期间，我国才开始对人工湿地较大规模的研究。期间，我国才开始对人工湿地较大规模的研究。19891989年，天津市环科所，我国第一座芦苇湿地工程。年，天津市环科所，我国第一座芦苇湿地工程。19901990年，国家环保局华南环保所，深圳白泥坑，我国第一年，国家环保局华

4、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。座实用型人工湿地污水处理系统。20022002年，江苏泗洪县，处理规模年，江苏泗洪县，处理规模50000t/d50000t/d。20122012年年8 8月月2828日，青海省首项人工湿地污水处理工程开工建日，青海省首项人工湿地污水处理工程开工建设，占地面积约设，占地面积约 1.41.4万平方米，处理能力万平方米，处理能力500 m500 m3 3/d/d。20122012年年8 8月，山东省辖南水北调沿线已建成人工湿地月，山东省辖南水北调沿线已建成人工湿地14.6 14.6 万万亩，修复自然湿地亩，修复自然湿地16.316.3万亩。

5、该湿地工程对水体中氮、磷万亩。该湿地工程对水体中氮、磷的去除率达到的去除率达到 60%60%以上，出水水质达地表水以上，出水水质达地表水类要求。类要求。2023/3/302023/3/304 4第3页/共34页人工湿地的发展历史与研究现状 应用现状应用现状国内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国外城市生活污水酸性矿山废水富营养化水体农业污水淡水回用水深度处理自然保护硝酸盐污染的地下含水层2023/3/302023/3/305 5第4页/共34页人工湿地的发展历史与研究现状目前，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

6、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。2023/3/302023/3/306 6第5页/共34页人工湿地的组成人工湿地一般由五部分组成：具有透水性的基质基质适于在饱和水和基质中生长的植植物物水体水体无脊椎或脊椎动物动物好氧或厌氧微生物微生物种群2023/3/302023/3/307 7第6页/共34页人工湿地的组成基质微生物动物水体水生植物某潜流型人工湿地2023/3/302023/3/3

7、08 8第7页/共34页人工湿地的分类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自由表面流流人工湿地和潜流型潜流型人工湿地。人工湿地 自由表面流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2023/3/302023/3/309 9第8页/共34页人工湿地的分类自由表面流人工湿地潜流型人工湿地基基质质污水污水基基质质污水污水2023/3/302023/3/301010第9页/共34页人工湿地的分类三种人工湿地污水处理系统类型比较三种人工湿地污水处理系统类型比较特征特征表面流湿地表面流湿地水平潜流湿地水平潜流湿地垂直潜流湿地垂直潜流湿地水体流动水体流动表面漫流基质下水平流动

8、表面向基质底部纵向流动水力负荷水力负荷较低较高较高去污效果去污效果一般对BOD,COD等有机物和重金属去除效果好对N,P去除效果好系统控制系统控制简单，受季节影响大相对复杂相对复杂环境状况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2023/3/302023/3/301111第10页/共34页人工湿地技术的特点人工湿地技术的特点人工湿地技术的特点优点缺点污水净化污水净化能力良好能力良好基建和运基建和运行费用低行费用低管理简单，管理简单，维护方便维护方便对负荷变对负荷变化适应强化适应强占地面积占地面积大大受气候条受气候条件限制大件限制大易产生淤易产生淤积、饱和积、饱和BOD5去除

9、85%95%一般投资和运行费用仅为传统二级污水处理的1/101/2相当于生化处理厂的25倍植物类型的选取受气候条件的限制；部分污染物积累，微生物繁殖，若维护不当，易产生淤积、阻塞现象。SS去除率90%以上TP去除率90%以上冬季地表水结冰，抑制水的流动。TN去除率60%以上2023/3/302023/3/301212第11页/共34页人工湿地技术的特点人工湿地的净化能力良好净化能力良好、投资运行费用低投资运行费用低等诸多特点，决定了它特别适用于地理条地理条 件比较宽裕、经济发展水平件比较宽裕、经济发展水平 不高不高的地区，例如农村和中 小城镇。另外，人工湿地还兼具仿真自然仿真自然湿地湿地和生态

10、景观休闲服务生态景观休闲服务等优势，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。2023/3/302023/3/301313第12页/共34页大型水生植物四种生活型大型水生植物四种生活型生活型生长特点代表种类挺水植物茎生于底泥中，植物体上部挺出水面芦苇、香蒲、荷花漂浮植物植物体完全漂浮于水面凤眼莲、浮萍浮叶植物根茎生于底泥，叶漂浮于水面睡莲、荇菜沉水植物植物完全沉没于水中，根扎入底泥或漂浮于水中狐尾藻、金鱼藻人工湿地植物植物植物芦苇芦苇凤眼莲，又称水葫芦凤眼莲，又称水葫芦睡睡莲莲金鱼藻金鱼藻2023/3/302023/3/301414第13页/共34页人工湿地植物湿地植物具

11、有以下功能：直接吸收吸收、利用利用污水中可利用态的营养物质，吸附吸附和富集重金属及一些有毒有害物质；输送氧气输送氧气至根区，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生境；根系生长增强和维持介质的水力水力传导传导；美观美观可欣赏性，改善景观生态环境2023/3/302023/3/301515第14页/共34页人工湿地植物 研究表明，不同的湿地植物，研究表明，不同的湿地植物，生长速度生长速度生长速度生长速度、对污染物、对污染物吸收吸收吸收吸收转化能力转化能力转化能力转化能力、泌氧能力泌氧能力泌氧能力泌氧能力等存在显著差异，因此净化功能不等存在显著差异，因此净化功能不尽相同。可根据以

12、下几个方面选择人工湿地的植物：尽相同。可根据以下几个方面选择人工湿地的植物：耐污性耐污性生长适应能力生长适应能力根系的发达程度根系的发达程度经济价值经济价值美观要求美观要求尽可能增加湿地系统的生物多样性尽可能增加湿地系统的生物多样性因地制宜因地制宜2023/3/302023/3/301616第15页/共34页人工湿地植物可用于人工湿地的植物有芦苇、茳芏、大米草、稗草、美人蕉等，目前最常用的是芦苇芦苇。茳芏，俗称龙须草茳芏，俗称龙须草大大米米草草2023/3/302023/3/301717第16页/共34页人工湿地基质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2023

13、/3/302023/3/301818第17页/共34页人工湿地基质基质填料的选择原则：质轻，松散，足够的机械强度机械强度；比表面积比表面积大，孔隙率孔隙率高，属多孔惰性载体；不含有害物质，化学稳定性化学稳定性好；水头损失水头损失小，形状系数好，吸附能力强；滤速高，工作周期工作周期长，产水量大，水质好。l l常用填料：砾石、沸石、碎石、粉煤灰、生物陶粒、炉渣2023/3/302023/3/301919第18页/共34页人工湿地的净化机理人工湿地利用系统中基质基质-水生植水生植物物-微生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。污水净

14、化基质植物微生物2023/3/302023/3/302020第19页/共34页人工湿地的净化机理有机物的去除有机物的去除不溶性有机物：通过在湿地基质中的沉积沉积、过滤过滤作用很快地被截留；可溶性有机物：通过微生物的吸吸附附、吸收吸收以及厌氧、好氧生物代代谢谢过程而被分解去除。2023/3/302023/3/302121第20页/共34页人工湿地的净化机理氮的去除氮的去除氮氮的的去去除除微生物的作用（最主要）植物的作用基质的物理化学作用氨氮的挥发硝化反硝化2023/3/302023/3/302222第21页/共34页人工湿地的净化机理氮在微生物作用下去除氮在微生物作用下去除挥发作用有机氮有机氮N

15、H4+-NNH4+-NNO2-NNO3-N扩散NO3-N扩散反硝化作用渗下N2，N2ONH3好氧状态厌氧状态2023/3/302023/3/302323第22页/共34页人工湿地的净化机理磷的去除磷的去除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植物吸收植物吸收填料对磷的吸附填料与磷酸根离子的化学反应微生物去微生物去除除基质的基质的物理化学物理化学作用作用2023/3/302023/3/302424第23页/共34页人工湿地的净化机理三条途径对磷去除的贡献大小为：基质水生植物微生物（短期短期结果）水生植物基质微生物（长期长期结果）2023/3

16、/302023/3/302525第24页/共34页人工湿地的净化机理悬浮物的去除悬浮物的去除基质层填料、植物的根系和茎、腐殖层的过滤过滤和阻截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。2023/3/302023/3/302626第25页/共34页人工湿地的净化机理重金属的去除重金属的去除重金属在土壤的固液界面上进行吸附吸附与解吸、络合络合与解络、沉淀沉淀与溶解；吸收吸收、微生物分泌物的络络合合与螯合螯合作用、沉淀沉淀作用、解毒解毒作用、转化转化

17、作用、微生物本身的吸附吸附作用；土壤的作土壤的作用用吸收吸收和储存储存、挥发挥发、还原解毒、根系的吸附固定吸附固定微生物的微生物的作用作用植物的作植物的作用用2023/3/302023/3/302727第26页/共34页人工湿地的净化机理难降解有机物的去除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微生物群落和多种沼生植物群沼生植物群落落，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直接吸收一些难降解有机物。2023/3/302023/3/302828第27页/共34页人工湿地设计案例深圳白泥坑人工湿地污水处理系深圳白泥坑人工湿地污水处理系统

18、统白泥坑污水处理系统于1990年7月建成，位于深圳市宝安县平湖镇东南，是我国第一座实用型人工湿地污水处理装置。占地12.6亩，实际使用面积7.46亩，污水处理量为4500m3/d。湿地前有一套生物滤池污水前处理系统。污水先进入生物滤池预处理后再进入人工湿地系统。2023/3/302023/3/302929第28页/共34页人工湿地设计案例白泥坑人工湿地污水处理场整个系统由四级处理池串联而成,每级处理池由23个小池并联使用。原污水先流经一、二级碎石床,对有机物进行降解,再进入第三级兼性塘，最后经过第四级碎石床变成洁净的水排出。碎石床潜流湿地兼性塘碎石床潜流湿地碎石床潜流湿地污水出水2023/3/

19、302023/3/303030第29页/共34页人工湿地设计案例白泥坑人工湿地在我国是首例,因此各塘的底坡、碎石粒径、尺寸均有区别。此外在塘内分别种植芦苇、茬芷、席草、大米草等水生植物。按原设计,白泥坑污水的平均理论停留时间为23h,但在实际运行过程中,由于死区是不可避免的,所以实际停留时间比理论停留时间短。2023/3/302023/3/303131第30页/共34页人工湿地设计案例采用人工湿地、兼性塘结合的工艺处理原污水能对城市生活污水进行可靠的二级处理,出水达到城市污水二级排放标准，而其运行费用仅为传统活性污泥法的10。白泥坑人工湿地的处理效果（白泥坑人工湿地的处理效果（19931993

20、年）年）BOD5CODCrSS进水（mg/L）71.2114099.4出水（mg/L）7.110.711.8去除率（%）9071882023/3/302023/3/303232第31页/共34页人工湿地的前景实践表明，人工湿地具有传统技术所不可比拟的巨大的综合效益，适合我国国情，具有广阔前景：我国对整治环境污染问题，尤其对水环境污染的治理越来越重视；我国城市污水排放量逐年增加；传统污水处理厂运营成本偏高、运营管理相对复杂，许多中小城镇和农村没有足够资金建设传统污水处理厂。2023/3/302023/3/303333第32页/共34页Thank YouThank You！2023/3/302023/3/303434第33页/共34页2023/3/302023/3/303535感谢您的观看。感谢您的观看。第34页/共34页