人工湿地污水处理技术简介汇编

1、 2021-7-26 2 基本概念基本概念 湿地湿地(wetland)(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。 2021-7-26 3 人工湿地的发展历史与研究现状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 1903年，英国约克郡，世界上第一个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受重视并 较广泛应用。 1977年，Kickuth提出“根区法” ，标志着人工湿地污水处污水处 理

2、机理的初步萌芽理机理的初步萌芽。 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正式进入水污染控制领域。 至2006年，欧洲建有一万多一万多座人工湿地，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。 2021-7-26 4 人工湿地的发展历史与研究现状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 “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

3、年，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 m3/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。 2021-7-26 5 人工湿地的发展历史与研究现状人工湿地的发展历史与研究现状 应用现状应用现状 2021-7-26 6 人工湿地的发展历史与研究现状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，可将其归纳为以下三

4、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。 2021-7-26 7 人工湿地的组成人工湿地的组成 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物植物 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 2021-7-26 8 人工湿地的组成人工湿地的组成 基质 微生物 动物 水体 水生 植物 某潜流型人工湿地 2021-7-26 9 人工湿地的

5、分类人工湿地的分类 按照系统布水方式或水流方式差异，人工湿地一般 分为自由表面流自由表面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 2021-7-26 10 人工湿地的分类人工湿地的分类 自由表面流 人工湿地 潜流型 人工湿地 基质基质 污水污水 基质基质 污水污水 2021-7-26 11 人工湿地的分类人工湿地的分类 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表面向基质底部纵 向

6、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 2021-7-26 12 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

7、、饱和积、饱和 BOD5去 除 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 2021-7-26 13 人工湿地技术的特点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

8、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湿地仿真自然湿地和生态景观休生态景观休 闲服务闲服务等优势，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。 2021-7-26 14 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

9、莲莲 金鱼藻金鱼藻 2021-7-26 15 人工湿地植物人工湿地植物 湿地植物具有以下功能： 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传导水力传导； 美观美观可欣赏性，改善景观生态环境 2021-7-26 16 人工湿地植物人工湿地植物 研究表明，不同的湿地植物，生长速度生长速度、对污染物吸收吸收 转化能力转化能力、泌氧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

10、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 2021-7-26 17 人工湿地植物人工湿地植物 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 2021-7-26 18 人工湿地基质人工湿地基质 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 2021-7-26 19 人工湿地基质人工湿地基质 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

11、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常用填料：砾石、沸石、碎石、粉煤灰、生物陶粒、 炉渣 2021-7-26 20 人工湿地的净化机理人工湿地的净化机理 人工湿地利用系统中基质基质- -水生植物水生植物- -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。 2021-7-26 21 人工湿地的净化机理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：通过微生物的吸附吸附、吸

12、收吸收以及厌氧、 好氧生物代谢代谢过程而被分解去除。 2021-7-26 22 人工湿地的净化机理人工湿地的净化机理 氮的去除氮的去除 硝化 反硝化 2021-7-26 23 人工湿地的净化机理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 NH4+-N NH4+-N NO2-NNO3-N 扩散NO3-N 扩 散 反硝化作用渗下N2，N2O NH3 好氧 状态 厌氧 状态 2021-7-26 24 人工湿地的净化机理人工湿地的净化机理 磷的去除磷的去除 2021-7-26 25 人工湿地的净化机理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

13、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） 2021-7-26 26 人工湿地的净化机理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阻 截截作用 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。 2021-7-26 27 人工湿地的净化机理人工湿地的净化机理 重金属的去除重金属的去除 2021-7-26 28 人工湿地的净化机理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

14、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 种沼生植物群落沼生植物群落，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直接吸收一 些难降解有机物。 2021-7-26 29 人工湿地设计案例人工湿地设计案例 深圳白泥坑人工湿地污水处理系统深圳白泥坑人工湿地污水处理系统 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。

15、2021-7-26 30 人工湿地设计案例人工湿地设计案例 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 2021-7-26 31 人工湿地设计案例人工湿地设计案例 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。 2021-7-26 32 人工湿地设计案例人工湿地设计案例 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年）年） BOD5CODCrSS 进水