人工濕地處理技術(shù)簡介

人工濕地污水處理技術(shù)簡介2023/2/61基本概念濕地(wetland)包括沼澤、灘涂、低潮時水深不超過6米的淺海區(qū)、河流、湖泊、水庫、稻田等?！獓H濕地公約人工濕地模擬天然濕地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能而建造的、可控制運行的濕地系統(tǒng)，用以對受污染水進行處理的一種工藝，由圍護結(jié)構(gòu)、人工介質(zhì)、水生植物等部分構(gòu)成。2023/2/62人工濕地的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀人工濕地在國外的發(fā)展歷史1903年，英國約克郡，世界上第一個處理污水的人工濕地。20世紀(jì)60年代，人工濕地污水處理工藝在世界各地受重視并較廣泛應(yīng)用。1977年，Kickuth提出“根區(qū)法”，標(biāo)志著人工濕地污水處理機理的初步萌芽。20世紀(jì)80年代末和90年代初，人工濕地作為一種新型污水處理技術(shù)正式進入水污染控制領(lǐng)域。至2006年，歐洲建有一萬多座人工濕地，亞洲、澳洲、拉丁美洲也有越來越多的人工濕地污水處理系統(tǒng)建成和投入運行。2023/2/63人工濕地的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀人工濕地在國內(nèi)的發(fā)展歷史“七五”期間，我國才開始對人工濕地較大規(guī)模的研究。1989年，天津市環(huán)科所，我國第一座蘆葦濕地工程。1990年，國家環(huán)保局華南環(huán)保所，深圳白泥坑，我國第一座實用型人工濕地污水處理系統(tǒng)。2002年，江蘇泗洪縣，處理規(guī)模50000t/d。2012年8月28日，青海省首項人工濕地污水處理工程開工建設(shè)，占地面積約

1.4萬平方米，處理能力500m3/d。2012年8月，山東省轄南水北調(diào)沿線已建成人工濕地14.6萬畝，修復(fù)自然濕地16.3萬畝。該濕地工程對水體中氮、磷的去除率達到60%以上，出水水質(zhì)達地表水Ⅲ類要求。2023/2/64人工濕地的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀2023/2/65人工濕地的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀目前，對人工濕地處理系統(tǒng)的研究方興未艾，綜合前人的研究工作，可將其歸納為以下三方面：擴大人工濕地污水處理技術(shù)應(yīng)用范圍，研究其處理某些特殊廢水的可行性與效果。探討人工濕地處理污水的機理，建立動力學(xué)模型，用以描述污染物的降解過程和指導(dǎo)人工濕地的運行。提出改善人工濕地處理效果和運行條件的措施，使人工濕地的結(jié)構(gòu)設(shè)計達到最優(yōu)化。2023/2/66人工濕地的組成人工濕地一般由五部分組成：具有透水性的基質(zhì)適于在飽和水和基質(zhì)中生長的植物水體無脊椎或脊椎動物好氧或厭氧微生物種群2023/2/67人工濕地的組成基質(zhì)微生物動物水體水生植物某潛流型人工濕地2023/2/68人工濕地的分類按照系統(tǒng)布水方式或水流方式差異，人工濕地一般分為自由表面流人工濕地和潛流型人工濕地。

人工濕地

自由表面流人工濕地水平潛流人工濕地潛流型人工濕地垂直潛流人工濕地2023/2/69人工濕地的分類自由表面流人工濕地潛流型人工濕地基質(zhì)污水基質(zhì)污水2023/2/610人工濕地的分類三種人工濕地污水處理系統(tǒng)類型比較特征表面流濕地水平潛流濕地垂直潛流濕地水體流動表面漫流基質(zhì)下水平流動表面向基質(zhì)底部縱向流動水力負荷較低較高較高去污效果一般對BOD,COD等有機物和重金屬去除效果好對N,P去除效果好系統(tǒng)控制簡單，受季節(jié)影響大相對復(fù)雜相對復(fù)雜環(huán)境狀況夏季有惡臭、孽生蚊蠅現(xiàn)象良好夏季有惡臭、孽生蚊蠅現(xiàn)象2023/2/611人工濕地技術(shù)的特點人工濕地技術(shù)的特點優(yōu)點缺點污水凈化能力良好基建和運行費用低管理簡單，維護方便對負荷變化適應(yīng)強占地面積大受氣候條件限制大易產(chǎn)生淤積、飽和BOD5去除85%~95%一般投資和運行費用僅為傳統(tǒng)二級污水處理的1/10~1/2相當(dāng)于生化處理廠的2~5倍植物類型的選取受氣候條件的限制；部分污染物積累，微生物繁殖，若維護不當(dāng)，易產(chǎn)生淤積、阻塞現(xiàn)象。SS去除率90%以上TP去除率90%以上冬季地表水結(jié)冰，抑制水的流動。TN去除率60%以上2023/2/612人工濕地技術(shù)的特點人工濕地的凈化能力良好、投資運行費用低等諸多特點，

決定了它特別適用于地理條

件比較寬裕、經(jīng)濟發(fā)展水平

不高的地區(qū)，例如農(nóng)村和中

小城鎮(zhèn)。另外，人工濕地還兼具仿真自然濕地和生態(tài)景觀休閑服務(wù)等優(yōu)勢，逐漸成為一種適于大力推廣的污水處理和生態(tài)建設(shè)并舉的新型實用技術(shù)。2023/2/613大型水生植物四種生活型生活型生長特點代表種類挺水植物莖生于底泥中，植物體上部挺出水面蘆葦、香蒲、荷花漂浮植物植物體完全漂浮于水面鳳眼蓮、浮萍浮葉植物根莖生于底泥，葉漂浮于水面睡蓮、荇菜沉水植物植物完全沉沒于水中，根扎入底泥或漂浮于水中狐尾藻、金魚藻人工濕地植物植物蘆葦鳳眼蓮，又稱水葫蘆睡蓮金魚藻2023/2/614人工濕地植物濕地植物具有以下功能：直接吸收、利用污水中可利用態(tài)的營養(yǎng)物質(zhì)，吸附和富集重金屬及一些有毒有害物質(zhì)；輸送氧氣至根區(qū)，有利于微生物的好氧呼吸；龐大的根系為微生物提供多樣的生境；根系生長增強和維持介質(zhì)的水力傳導(dǎo)；美觀可欣賞性，改善景觀生態(tài)環(huán)境……2023/2/615人工濕地植物研究表明，不同的濕地植物，生長速度、對污染物吸收轉(zhuǎn)化能力、泌氧能力等存在顯著差異，因此凈化功能不盡相同?？筛鶕?jù)以下幾個方面選擇人工濕地的植物：耐污性生長適應(yīng)能力根系的發(fā)達程度經(jīng)濟價值美觀要求盡可能增加濕地系統(tǒng)的生物多樣性因地制宜2023/2/616人工濕地植物可用于人工濕地的植物有蘆葦、茳芏、大米草、稗草、美人蕉等，目前最常用的是蘆葦。茳芏，俗稱龍須草大米草2023/2/617人工濕地基質(zhì)基質(zhì)填料對污染物的截留作用：提供吸附表面滲透性影響水力條件除磷作用礫石2023/2/618人工濕地基質(zhì)基質(zhì)填料的選擇原則：質(zhì)輕，松散，足夠的機械強度；比表面積大，孔隙率高，屬多孔惰性載體；不含有害物質(zhì)，化學(xué)穩(wěn)定性好；水頭損失小，形狀系數(shù)好，吸附能力強；濾速高，工作周期長，產(chǎn)水量大，水質(zhì)好。常用填料：礫石、沸石、碎石、粉煤灰、生物陶粒、爐渣……2023/2/619人工濕地的凈化機理人工濕地利用系統(tǒng)中基質(zhì)-水生植物-微生物的三重協(xié)同作用，通過基質(zhì)的過濾、吸附、沉淀、離子交換，植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對污水的高效凈化。2023/2/620人工濕地的凈化機理有機物的去除不溶性有機物：通過在濕地基質(zhì)中的沉積、過濾作用很快地被截留；可溶性有機物：通過微生物的吸附、吸收以及厭氧、好氧生物代謝過程而被分解去除。2023/2/621人工濕地的凈化機理氮的去除硝化反硝化2023/2/622人工濕地的凈化機理氮在微生物作用下去除揮發(fā)作用有機氮有機氮NH4+-NNH4+-NNO2--NNO3--N擴散NO3--N擴散反硝化作用滲下N2，N2ONH3好氧狀態(tài)厭氧狀態(tài)2023/2/623人工濕地的凈化機理磷的去除2023/2/624人工濕地的凈化機理三條途徑對磷去除的貢獻大小為：基質(zhì)>水生植物≥微生物（短期結(jié)果）水生植物>基質(zhì)≥微生物（長期結(jié)果）2023/2/625人工濕地的凈化機理懸浮物的去除基質(zhì)層填料、植物的根系和莖、腐殖層的過濾和阻截作用進水中懸浮物去除不代表出水無懸浮物。被截留的懸浮物在濕地中積累；微生物量的增長（相當(dāng)于活性污泥的增長）；導(dǎo)致基質(zhì)層滲透能力下降造成堵塞，有機物的不斷積累逐漸向濕地出口移動，影響出水水質(zhì)。2023/2/626人工濕地的凈化機理重金屬的去除2023/2/627人工濕地的凈化機理難降解有機物的去除濕地中存在種類繁多、數(shù)量巨大的微生物群落和多種沼生植物群落，通過它們的共同作用，能夠降解復(fù)雜有機物。有的研究甚至發(fā)現(xiàn)，濕地植物如蘆葦能直接吸收一些難降解有機物。2023/2/628人工濕地設(shè)計案例云南城投福保塘濕地公園建設(shè)時間：2008年10月

工程工藝：濕地公園+表流濕地

污水類型：富營養(yǎng)化污水

處理能力：3000m3/d占地面積：80000m2目前狀況：正常運行2023/2/629人工濕地設(shè)計案例2023/2/630人工濕地設(shè)計案例濕地公園建設(shè)的目的在于，在進行生態(tài)修復(fù)，景觀改造的同時，滿足濕地“自然之腎”的功能要求。國外較多的人工濕地都是這樣做的——它們把經(jīng)過污水廠排放的廢水導(dǎo)入大面積的自然濕地之中，通過濕地的模式對污水進行無害化的處理，并且結(jié)合景觀規(guī)劃對環(huán)境進行改造，當(dāng)然，這需要更大的面積。大多數(shù)情況下的濕地公園建設(shè)，應(yīng)該是對濕地進行改造，而不是重建，比如西溪濕地。在保留原始風(fēng)貌的同時改造，這樣對環(huán)境的影響最小化，而對景觀的改善效果