人工湿地处理技术精品课件

主要内容 • 1 、人工湿地概述 • 2 、人工湿地分类及组成 • 3 、人工湿地净化废水的机理 • 4 、人工湿地污水处理系统及性能特点 • 5 、存在的问题及解决方案 • 6 、人工湿地的环境及经济效应 • 7 、人工湿地的发展趋势 • 8 、人工湿地的应用 湿地 • 湿地是地球上一种重要的生态系统。它处于陆 地生态系统（如森林和草地）与水生生态系统 （如深水湖和海洋）之间。换言之，湿地是陆 生生态系统和水生生态系统之间的过渡带（ Ec otone ）。湿地结合了陆地生态系统和水生生 态系统的属性，但又不同于二者。 1 、人工湿地概述、人工湿地概述 若尔盖湿地（四川省阿坝） 巴音布鲁克（新疆天山） 三江平原湿地 ( 黑龙江 ) 黄河三角洲 ( 山东 ) 扎龙保护区 ( 黑龙江 ) 辽河三角洲湿地（渤海辽东湾） 人工湿地（ Constructed wetlan d ） • 人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，类似自然 沼泽地，但由人工建造和监督控制，是一种人为地将 石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构 成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系 统。它是一种集物理、化学、生化反应于一体的废水 处理技术；是一个独特的土壤、植物、微生物综合生 态系统。 人工湿地的国内外应用现状 • 国内应用现状 我国 1987 年（“七五”）建立了第一个人工湿地系统后 , 在人工湿地净 化机理、系统控制、设计及运行参数等方面均取得可喜的进展。近 10 年来，人 工湿地技术在我国被广泛应用于农业面源污染控制及生活污水、垃圾场渗滤液 、采油废水、啤酒废水、制浆造纸废水等的处理。 20 世纪末建成的成都活水公 园更展示了人工湿地污水处理新工艺用“绿叶鲜花装饰大地，把清水活鱼送还 自然”的魅力。 随着研究逐渐深入，人工湿地还被用于改善饮用水源 水质如利用人工湿地改善北京官厅水库水质，出水基本 满足地面水Ⅲ类标准。目前，人工湿地还被广泛用于新 兴领域，如利用人工湿地生态系统去除水体中的藻类效 果显著，这说明人工湿地系统在污水深度处理或者在减 少水体富营养化、抑制藻类疯长等方面都有其独特的作 用。 国外，人工湿地广泛用于处理各种类型污水，如城 市生活污水、酸性矿山废水、农业污水等，还被用于淡 水回用水深度处理、净化富营养化水、自然保护、处理 硝酸盐污染的地下含水层。 目前 , 在美国有 600 多处人工湿地工程用于处理市 政、工业和农业废水，在丹麦、德国、英国各国至少有 2 00 处人工湿地 ( 主要为地下潜流湿地 ) 系统在运行。新 西兰也有 80 多处人工湿地系统被投入使用。 国外应用现状国外应用现状 北美 2/3 的湿地是自由表面流湿地，其中一半是自然湿地，其余为人工 自由表面流湿地。北美的湿地主要对人口较多的地区进行高级处理。在欧洲 应用较多的则是地下潜流系统，尤其在一些东欧国家应用较广泛。该系统中 种植有芦苇、菖蒲、香蒲等湿地植物，为了保证潜流，绝大多数系统还采用 砾石作为填料。此类系统趋向于对近 1000 人口当量的乡村级社区进行二级处 理，但它在澳大利亚和南非则被用于处理各类废水。 优点 投资费用低，建设、运行成本低；处理过程能耗低；污 水处理效果稳定可靠；污水处理系统的组合具有多样性 和针对性等优点；良好的景观效应；可持续的经济效 益；运行管理简单。 缺点 受气候条件限制较大；设计，运行参数不精确；占地面 积相对较大；容易产生淤积、饱和现象；对恶劣气候条 件抵御能力弱；净化能力受作物生长成熟程度的影响 大；此外，可能需要控制蚊蝇孳生。 人工湿地技术的优缺点 根据植物的存在状态，人工湿地主要分为三种类型： 浮水植物系统、沉水植物系统、挺水植物系统。不同类 型人工湿地结合使用以及和传统污水处理方法联合使用 可以获得更好的出水水质。 （ 1 ）浮水植物系统 此系统中水生植物漂浮于水 面；根系呈淹没状态。浮水植物目前主要用于 N和 P的 去除和提高稳定塘的效率。 2 、人工湿地的分类及组成、人工湿地的分类及组成 人工湿地的分类人工湿地的分类 （ 2 ）沉水植物系统 此系统水生植物完全淹没于水中。系 统中水的浊度不能太高，否则会影响植物的光合作用。该系统 还处于试验阶段，主要用于初级处理与二级处理后的精处理。 （ 3 ）挺水植物系统 以挺水植物为主，植物根系发达，可 通过根系向基质送氧，使基质中形成多个好氧、兼性厌氧、厌 氧小区，利于多种微生物繁殖，便于污染物的多途径降解；目 前人工湿地主要指挺水植物系统。 根据水的流动状态，该系统分为如下类型：自由水面 系统（ FWS ），又称表面流湿地；潜流系统（ SFS ）， 又称潜流湿地。潜流湿地又分为水平流潜流系统（ HF S ）和垂直流潜流系统（ VFS ）。 （ 1 ）自由水面系统 自由水面系统的污水从系统表面流过，水深较浅 ( 一 般在 0.1-0.6 ｍ ) ，氧通过自由扩散补给。进水中所含的 溶解性和颗粒性污染物与系统介质和植物根系接触。常 用的植物包括香蒲、芦苇、慈姑、莎草等。与 SFS 系统 相比，其优点是投资省，缺点是负荷低。北方地区冬季 表面会结冰，夏季会滋生蚊蝇、散发臭味，目前已较少 采用。 （ 2 ）潜流系统 在潜流系统中，污水在湿地床的表面下流动，一方面可以充分利用 填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用，提 高处理效果和处理能力；另一方面由于水流在地表下流动，保温性好处理 效果受气候影响较小，且卫生条件较好，是目前国际上较多研究和应用的 一种湿地处理系统，但此系统的投资比ＦＷＳ系统略高。 ①① 水平流潜流系统：污水从进口经由砂石等系统介 质，以近水平流方式在系统表面以下流向出口。此过程 中，污染物得到降解。介质通常选用水力传导性良好的 材料。氧主要通过植物根系释放。在欧洲主要应用芦 苇，因此又称芦苇床处理系统。香蒲也是常用的湿地植 物。 ②② 垂直流潜流系统：该系统通常在整个表面设置配 水系统，并周期性进水。系统下部排水，水流处于系统 表面以下。目的是系统可以排空水，以最大程度地进行 氧补给。 人工湿地的组成 绝大多数人工湿地由五部分构成： ① 基质，具有透水性，如土壤、砂、砾石； ② 水体（在基质表面上或下流动的水）； ③ 植物，适于在饱和水和厌氧基质中生长，如芦苇； ④ 无脊椎或脊椎动物； ⑤ 好氧或厌氧微生物种群。 湿地系统正是在这种有一定长宽比和底面坡 度的洼地中，由土壤和填料（如砾石等）混合组 成的填料床，污水在床体的填料缝隙中流动或在 床体表面流动，并在床体表面种植具有性能好、 成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有 经济价值的水生植物（如芦苇、蒲草等），从而 形成一个独特的动植物生态系统。 3 、人工湿地净化废水的机 理 人工湿地是由基质、水体、植物、动物和微生物组 成的生态系统。生活在土壤中的微生物（细菌和真菌） 在有机物的去除中起主要作用，湿地植物的根系将氧气 带入周围的土壤，但远离根部的环境处于厌氧，形成处 理环境的变化带，这就加强了人工湿地去除复杂污染物 的难处理污染物的能力。大部分有机物的去除是靠土壤 中的微生物，但某些污染物如重金属、硫、磷等依赖于 土壤和植物的作用。 •悬浮物