人工濕地污水處理技術簡介

人工濕地污水處理技術簡介2024/4/71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濕地公約人工濕地為處理污水而人為設計建造的、工程化的濕地系統。2024/4/72人工濕地的發(fā)展歷史與研究現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用。1977年，Kickuth提出“根區(qū)法”，標志著人工濕地污水處理機理的初步萌芽。20世紀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正式進入水污染控制領域。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建成和投入運行。2024/4/73人工濕地的發(fā)展歷史與研究現狀人工濕地在國內的發(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。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，占地面積約

1.4萬平方米，處理能力500m3/d。2012年8月，山東省轄南水北調沿線已建成人工濕地14.6萬畝，修復自然濕地16.3萬畝。該濕地工程對水體中氮、磷的去除率達到60%以上，出水水質達地表水Ⅲ類要求。2024/4/74人工濕地的發(fā)展歷史與研究現狀應用現狀2024/4/75人工濕地的發(fā)展歷史與研究現狀目前，對人工濕地處理系統的研究方興未艾，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應用范圍，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，建立動力學模型，用以描述污染物的降解過程和指導人工濕地的運行。提出改善人工濕地處理效果和運行條件的措施，使人工濕地的結構設計達到最優(yōu)化。2024/4/76人工濕地的組成人工濕地一般由五部分組成：具有透水性的基質適于在飽和水和基質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2024/4/77人工濕地的組成基質微生物動物水體水生植物某潛流型人工濕地2024/4/78人工濕地的分類按照系統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2024/4/79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污水基質污水2024/4/710人工濕地的分類三種人工濕地污水處理系統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下水平流動表面向基質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去除效果好系統控制簡單，受季節(jié)影響大相對復雜相對復雜環(huán)境狀況夏季有惡臭、孽生蚊蠅現象良好夏季有惡臭、孽生蚊蠅現象2024/4/711人工濕地技術的特點人工濕地技術的特點優(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強占地面積大受氣候條件限制大易產生淤積、飽和BOD5去除85%~95%一般投資和運行費用僅為傳統二級污水處理的1/10~1/2相當于生化處理廠的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，易產生淤積、阻塞現象。SS去除率90%以上TP去除率90%以上冬季地表水結冰，抑制水的流動。TN去除率60%以上2024/4/712人工濕地技術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、經濟發(fā)展水平

不高的地區(qū)，例如農村和中

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)建設并舉的新型實用技術。2024/4/713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2024/4/714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，吸附和富集重金屬及一些有毒有害物質；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的水力傳導；美觀可欣賞性，改善景觀生態(tài)環(huán)境……2024/4/715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韵聨讉€方面選擇人工濕地的植物：耐污性生長適應能力根系的發(fā)達程度經濟價值美觀要求盡可能增加濕地系統的生物多樣性因地制宜2024/4/716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2024/4/717人工濕地基質基質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2024/4/718人工濕地基質基質填料的選擇原則：質輕，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，化學穩(wěn)定性好；水頭損失小，形狀系數好，吸附能力強；濾速高，工作周期長，產水量大，水質好。常用填料：礫石、沸石、碎石、粉煤灰、生物陶粒、爐渣……2024/4/719人工濕地的凈化機理人工濕地利用系統中基質-水生植物-微生物的三重協同作用，通過基質的過濾、吸附、沉淀、離子交換，植物吸收和微生物分解來實現對污水的高效凈化。2024/4/720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。2024/4/721人工濕地的凈化機理氮的去除硝化反硝化2024/4/722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)2024/4/723人工濕地的凈化機理磷的去除2024/4/724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>水生植物≥微生物（短期結果）水生植物>基質≥微生物（長期結果）2024/4/725人工濕地的凈化機理懸浮物的去除基質層填料、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（相當于活性污泥的增長）；導致基質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。2024/4/726人工濕地的凈化機理重金屬的去除2024/4/727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，能夠降解復雜有機物。有的研究甚至發(fā)現，濕地植物如蘆葦能直接吸收一些難降解有機物。2024/4/728人工濕地設計案例深圳白泥坑人工濕地污水處理系統白泥坑污水處理系統于1990年7月建成，位于深圳市寶安縣平湖鎮(zhèn)東南，是我國第一座實用型人工濕地污水處理裝置。占地12.6畝，實際使用面積7.46畝，污水處理量為4500m3/d。濕地前有一套生物濾池污水前處理系統。污水先進入生物濾池預處理后再進入人工濕地系統。2024/4/729人工濕地設計案例白泥坑人工濕地污水處理場整個系統由四級處理池串聯而成,每級處理池由2~3個小池并聯使用。原污水先流經一、二級碎石床,對有機物進行降解,再進入第三級兼性塘，最后經過第四級碎石床變成潔凈的水排出。碎石床潛流濕地兼性塘碎石床潛流濕地碎石床潛流濕地污水出水2024/4/730人工濕地設計案例白泥坑人工濕地在我國是首例,因此各塘的底坡、碎石粒徑、尺寸均有區(qū)別。此外在塘內分別種植蘆葦、茬芷、席草、大米草等水生植物。按原設計,白泥坑污水的平均理論停留時間為23h,但在實際運行過程中,由于死區(qū)是不可避免的,所以實際停留時間比理論停留時間短。2024/4/731人工濕地設計案例采用人工濕地、兼性塘結合的工藝處理原污水能對城市生活污水進行可靠的二級處理,出水達到城市污水二級排放標準，而其運行費用僅為傳統活性污泥法的10％。白泥坑人工濕地的處理效果（1993年）BOD5CODCrSS進水（mg/L）71.2114099.4出水（mg/L）7.110.711.