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1、人工湿地污水处理工程技术基础及案例介绍李匡文2011.05.111.人工湿地的定义2.人工湿地的形式和组成3.人工湿地系统内污染物的去除机理4.人工湿地的组合与运行机理5.人工湿地污水处理系统的应用6.人工湿地系统的植物选择与配置7.人工湿地系统的填料选择与配置8.人工湿地需要注意的因素9.梅溪湖人工湿地污水处理工程10.工程案例11.结语内容提要1.人工湿地定义人工湿地系指“人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化”的一种工程构造体。2.人工湿地的形式按照人工湿地内，污水流动的方式，可将人
2、工湿地分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。按照人工湿地工程工艺组合方式，可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地以及复合型人工湿地。2.人工湿地的形式和组成按照人工湿地内，污水流动的方式，可将人工湿地分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。按照人工湿地工程工艺组合方式，可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地以及复合型人工湿地。2.1人工湿地的形式人工湿地污水处理系统是一套复杂的、完善的生物净化处理系统，其关键的组成部件分别是植物、微生物及微型生物、基质。2.2人工湿地的组成植物高等维管束植物。微生物及微型生物植物根系周围的区
3、系微生物、基质表面生物膜及周边的微生物，包括细菌、原生动物、次生动物、浮游植物、浮游动物等。基质沙砾、碎石或土壤，支撑高等植物，基质表面长满生物膜，基质间布满植物根系，是人工湿地净化污水的主要部件之一。3.人工湿地系统内污染物的去除机理人工湿地污水处理是一个化学处理、物理处理和生物处理相结合的过程。其化学处理过程是通过氧化分解来完成的，物理处理过程是过滤和吸附来完成的，生物处理过程是吸收利用和分解来完成的。3.1氮的去除氮的去除主要依靠硝化/反硝化反应、氨气挥发、氨化、植物吸收和填料附着几种形式。3.2磷的去除 磷主要是以有机磷和无机磷两种形式存在，其去除途径主要包括微生物同化、填料吸附、植物
4、吸收及污泥沉淀几种形式。3.3悬浮物（SS）的去除 悬浮物的去除主要通过填料的过滤、污泥沉淀及根系附着来完成。3.4有机污染的去除 人工湿地系统中，不溶性的有机物主要通过物理反应，如湿地的沉淀、过滤作用而被截留；可溶性的有机物则通过系统填料及植物根系表层所衍生生物膜的吸收、吸附及生物降解过程而被分解去除。其分解降解的过程由多种微生物通过好氧和厌氧代谢来完成。3.5重金属去除 人工湿地对重金属的去除主要集中在植物对重金属的去除作用上，包括植物的稳定、生物富集和摄取吸附。人工湿地污水处理系统的水质净化功能并不仅仅是基质、植物、微生物各自净化功能简单加合的结果。人工湿地的本质之一就是将基质、植物、微
5、生物以合适的构型和配比组合在一起并形成人工生态系统，从而发挥出“1+1+13”的系统效应，达成高效持续的净化效果。3.6小结4.人工湿地的组合及运行机理一套完整的人工湿地污水处理系统均由预处理工艺、前处理工艺、主体处理工艺和后处理工艺组成。4.1预处理系统 预处理系统属于污水进入人工湿地污水处理系统前的物理处理工艺，一般包括栏污格栅、缓冲池、沉沙池及快速渗滤池等。沉淀池，也作沉沙池，是废水进入人工湿地前的预处理工艺，主要起到缓冲水流流速、沉淀泥沙及大颗粒悬浮物的作用。快速渗滤池，也做沙渗池、沙滤池、快渗系统，主要作用是过滤掉水体中的悬浮物，防止其在生物塘中的过量沉淀及堵塞填料系统。成都凤凰二沟
6、人工湿地前端快速渗滤系统4.2前处理系统 前处理系统是指人工湿地污水处理工程的前端（或称前段）处理工艺，其主要作用是通过生物降解，降低污染负荷、分解大颗粒污染分子，将复杂的有机物转化为简单的无机物等。包括生物塘、水解酸化池、接触氧化池等。生物塘，工艺常见的类型有好氧生物塘、厌氧生物塘以及兼性生物塘几种形式。水解酸化池一般针对入水浓度较高，或者难降解污染物较多的工程设置，城镇生活污水处理时有设计。其主要目的是提高废水的可生化性（可生物处理性能）。对于高浓度污染废水，在进行水体的水解酸化后，即需进入好氧处理工艺阶段，以完善处理效果。在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一
7、定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。玉溪抚仙湖星云湖出流改道人工湿地工程生物塘系统成都凤凰二沟人工湿地前端的水解酸化池遵义枫香人工湿地的接触氧化池4.3主体处理工艺 主体处理工艺即表面流人工湿地、垂直潜流人工湿地及水平潜流人工湿地3种工艺类型。一般主处理工艺所占面积约为整个工程面积的60-70%左右，所以称为主体处理工艺。表面流人工湿地指污水在基质层表面以上，从池体进水端水平流向出水端的人工湿地。表面流人工湿地的水力负荷较低，对水体的净化处理效果有限。其主要通过构建好氧生态环境来降解水体污染，并利用植物根系、茎表组织等器官的吸收作用来去除部分富营养
8、物质，沉淀部分絮状物以达到净化水质的目的。表面流人工湿地的表面水力负荷为0.1m3/m2/d，实际操作时，具体的水力负荷还应根据水质情况考虑。4.3.1表面流人工湿地表流型人工湿地玉溪澄江县窑泥沟人工湿地表流湿地系统 垂直潜流人工湿地是指污水垂直通过池体中基质层的人工湿地。垂直潜流人工湿地中水体从床体表层纵向流向填料床的底层，床体处于相对不饱和状态。垂直潜流人工湿地对氨氮的去除效果较好。其所选择的填料粒径在1.0cm-2.0cm之间。垂直潜流人工湿地的水力负荷一般控制在0.1-0.5m3/m2/d之间。4.3.2垂直潜流人工湿地垂直潜流型人工湿地萍乡南坑人工湿地污水处理工程垂直潜流湿地系统 水
9、平潜流人工湿地是指污水在基质层表面以下，从池体进水端水平流向出水端的人工湿地。水平潜流人工湿地的填料系统，处于底部厌氧、中部兼氧和上部好氧的状态，适宜湿地系统内微生物的好氧和厌氧代谢，对各种有机污染的处理效果相对较好。水平潜流人工湿地的填料粒径在2.0-6.0cm之间。水力负荷一般控制在0.2-0.6m3/m2/d之间。4.3.3水平潜流人工湿地水平潜流型人工湿地抚仙湖星云湖出流改道人工湿地工程水平潜流湿地水源保护地地面径流水净化；农业径流水净化；城镇农村生活污水处理；城镇废水三级处理；工业废水处理；入湖、入江、入海河道水末端处理；湖泊、池塘、公园和生活小区富营养化水体处理；住宅区中水再利用；
10、城市暴雨径流水净化；5.人工湿地污水处理系统的应用 人工湿地具有三低一高的特点（投资费用低、运行维护费用低、能耗低和污染物质去除率高）。一般人工湿地的出水有以下几种回用方式：作为景观用水回用、作为生活杂用水回用（冲厕、洗车等）、作为浇灌水回用、进入湖库备用。综合目前湿地植物在污染水体净化及修复工程技术中的应用，在进行人工湿地设计与工程实施时，其所依据的选择与配置原则如下：首选乡土植物品种。生育期长，尤其是常绿植物品种。根系发达，生物量大。具有一定的经济效果。保证生态安全。6.人工湿地系统的植物选择与配置 目前我国人工湿地设计建设时，其所选用的填料类型主要有以下几种：砾石、碎石、河沙、泥土、沸石
11、、火山石、陶粒（陶块）、炉渣等。实际工程中，以石灰岩碎石填料为主。7.人工湿地系统的填料选择与配置 防渗人工湿地防渗的方式有素砼池底、钢砼池底、素土夯实+土工膜防渗等。植物栽植人工湿地中，植物栽植应避免覆土。维护管理植物栽植完成后的人工湿地水位控制和管理是影响植物成活的关键。8.人工湿地需要注意的因素人工湿地系统中的土工膜敷设和素土防护碾压建成的人工湿地人工湿地植物补植 梅溪湖人工湿地工程建址位于三环线两侧，梅溪湖街道办事处天顶村委会，工程红线总占地面积80286.3m2，合120.43亩。其中三环线以外面积为55399.13 m2，合83.6亩亩，三环线以内面积为24855.69m2，合37
12、.26亩。9.梅溪湖人工湿地污水处理工程9.1工程简介项目项目CODCODcrcr（mg/lmg/l）BODBOD5 5（mg/lmg/l）TPTP（mg/lmg/l）TNTN（mg/lmg/l）HNHN3 3-N N（mg/lmg/l）SSSS（mg/lmg/l）粪大粪大肠杆菌肠杆菌（个（个/l/l）进水水质进水水质303015150.40.44.564.562.502.5020205000050000设计出水水质设计出水水质2020440.050.051.01.01.01.0-1000010000去除率去除率3333737398.798.778786060-8080控制目标（控制目标（IV
13、IV类）类）30306 60.10.11.51.51.51.5-20000200009.2梅溪湖人工湿地水质控制9.3工艺流程龙王港河道 取水泵站 一级生物塘 表流（景观）湿地二级生物塘一级水平潜流湿地二级水平潜流湿地三级生物塘 三级水平潜流湿地 垂直潜流湿地 景观水塘龙王港梅溪湖湖体9.4梅溪湖人工湿地的植物选择类型植物名挺水植物荷花、风车草、再力花、芦竹、花叶芦竹、荻、芦苇、千屈菜、梭鱼草、蓝花芯海寿、白花芯海寿、皇冠草、水葱、香蒲、黄菖蒲、花菖蒲、茭草、野芋、蒙特登慈姑、菖蒲、西伯利亚鸢尾、燕子花、玉蟾花浮叶植物睡莲、芡实、萍蓬草浮水植物凤眼莲、黄花水龙、水罂粟沉水植物眼子菜、菹草、金鱼
14、藻、穗花狐尾藻、黑藻湿生植物美人蕉、香根草、宽叶斑茅、花叶芒、蒲苇、矮蒲苇、萱草湿地乔木杨柳、垂柳、大叶杨、枫杨、水杉、池杉、落羽杉、木芙蓉、夹竹桃、木槿、毛叶丁香、女真10.工程案例云南省玉溪市江川县人工湿地试验工程人工湿地及出水抚仙湖窑泥沟人工湿地工程窑泥沟人工湿地进水与出水玉溪抚仙湖星云湖出流改道人工湿地工程人工湿地进水、沉淀曝气池及湿地工程主体人工湿地生物塘及湿地出水昆明体育城景观湿地工程湿地工程实景及出水景观萍乡市芦溪县南坑人工湿地污水处理工程南坑人工湿地工程主体及出水序号序号分类标准值项目分类标准值项目进水进水出水出水类类去除率去除率1 1化学需氧量化学需氧量（CODCOD）28.
15、528.56.76.7202076.491%76.491%2 2氨氮（氨氮（NHNH3 3-N-N）4.1434.1430.0650.0651 198.431%98.431%3 3总磷（以总磷（以P P计）计）0.3860.3860.0380.0380.2(0.2(湖、库湖、库0.05)0.05)90.155%90.155%4 4总氮（湖、库，以总氮（湖、库，以N N计）计）5.7495.7490.490.491 191.477%91.477%5 5石油类石油类0.080.080.050.050.050.0537.500%37.500%6 6ssss28282 292.857%92.857%7
16、 7动植物油动植物油0.090.090.050.0544.444%44.444%南坑人工湿地去除效果分析表 人工湿地作为一门新兴的学科和应用技术，对于我国生态型社区的建设具有非常重要的意义和作用。人工湿地的建设要注重其环境效应和社会效应。提倡人工湿地建设的景观化和功能化，使人工湿地在具备污水处理功能的同时还能改善周边环境，提升社区品质。全国农村环境污染防治规划纲要（20072020年）提出，要在我国的广大农村进行污水处理的推广与应用，而人工湿地正是其推广的模式之一。因此，切合我国农村环境实际，结合农村具体条件，探讨出一套切实有行的农村污染人工湿地综合整治方案将是其推广应用的当务之急。11.结语介绍完毕，请多指教