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1、人工人工湿地湿地污水污水处理处理技术技术主要内容主要内容1、人工湿地概述、人工湿地概述2、人工湿地的构成、人工湿地的构成3、人工湿地、人工湿地污水处理工艺类型污水处理工艺类型4、人工湿地净化、人工湿地净化污污水的机理水的机理5、人工湿地处理污水系统工艺流程、人工湿地处理污水系统工艺流程6、人工湿地的启动与运行、人工湿地的启动与运行7、存在的问题及解决方案、存在的问题及解决方案8、人工湿地净化污水发展趋势、人工湿地净化污水发展趋势湿地湿地 湿地公约湿地公约指出指出“湿地是不论其天然或人工，湿地是不论其天然或人工，永久或暂时的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，常永久或暂时的沼泽地、湿原、泥炭地或水域
2、地带，常有静止或流动，咸水或淡水，半碱水或碱水水体者，有静止或流动，咸水或淡水，半碱水或碱水水体者，包括低潮时水深不过包括低潮时水深不过6m6m的海滩水域。的海滩水域。”还包括河流、还包括河流、湖泊、水库、稻田以及退潮时水深不超过湖泊、水库、稻田以及退潮时水深不超过6m6m的沿岸带的沿岸带水域。水域。1、人工湿地概述、人工湿地概述湿地生态系统的功能湿地生态系统的功能 生物多样性（遗传资源）生物多样性（遗传资源）景观价值（九寨沟）景观价值（九寨沟）水的生态循环水的生态循环净化功能净化功能气候的影响气候的影响 丰富物产资源丰富物产资源湿地生态系统湿地生态系统 湿地生态系统是指地表过湿或常年积水，生
3、长着湿湿地生态系统是指地表过湿或常年积水，生长着湿地植物的地区。地植物的地区。湿地与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。湿地与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。人工人工湿地湿地 根据根据人工湿地污水处理工程技术规范人工湿地污水处理工程技术规范，人人工湿地工湿地指用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔指用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、化学基质、植物、微生物的物理、化学 、生物三重协同作、生物三重协同作用使污水得到净化。用使污水得到净化。2 2、人工人工湿地湿地的的构构
4、成成基质：提供植物与微生物生长，并对污染物起过滤、吸基质：提供植物与微生物生长，并对污染物起过滤、吸收作用的填充材料。收作用的填充材料。植物：高等维管束植物。植物：高等维管束植物。微生物、微型生物：植物根系周围的区系微生物、基质微生物、微型生物：植物根系周围的区系微生物、基质表面生物膜及周边的微生物。表面生物膜及周边的微生物。3 3、人工湿地、人工湿地污水处理工艺类型污水处理工艺类型 根据污水在人工湿地系统中流动的方式，人工湿根据污水在人工湿地系统中流动的方式，人工湿地污水处理工艺一般可分为表面流、垂直流和水平潜地污水处理工艺一般可分为表面流、垂直流和水平潜流。流。表面流人工湿地表面流人工湿地
5、 为自由水面湿地。废水为自由水面湿地。废水在湿地中形成一层地表流，在湿地中形成一层地表流，以较慢的流速水平流动，与以较慢的流速水平流动，与自然湿地极为相似。自然湿地极为相似。污水直接暴露在大气中，污水直接暴露在大气中，易导致污水中的细菌等污染易导致污水中的细菌等污染物散播到大气中而造成二次物散播到大气中而造成二次污染，同时负荷小，处理效污染，同时负荷小，处理效果差，运行受气候影响较大，果差，运行受气候影响较大，在寒冷地区污水易结冰而影在寒冷地区污水易结冰而影响处理效果，故一般不采用。响处理效果，故一般不采用。垂直流人工湿地垂直流人工湿地 污水从湿地表面纵向流向填料床底部，床体处于不饱污水从湿地
6、表面纵向流向填料床底部，床体处于不饱和状态。和状态。O O2 2可通过大气扩散和植物传输进入湿地系统。可通过大气扩散和植物传输进入湿地系统。该系统硝化能力较高，可用于处理氨氮含量较高的污该系统硝化能力较高，可用于处理氨氮含量较高的污水，但其处理有机物能力欠佳，控制复杂，夏季易滋生蚊水，但其处理有机物能力欠佳，控制复杂，夏季易滋生蚊蝇，建造要求高，故使用较少。蝇，建造要求高，故使用较少。水平潜流人工湿地水平潜流人工湿地 为地下水流湿地。废水通过布水管道以水平渗透或垂为地下水流湿地。废水通过布水管道以水平渗透或垂直渗透形式通过填料，在水床最低位运行，床体表面种植直渗透形式通过填料，在水床最低位运行
7、，床体表面种植处理性能好、成活率高的水生植物处理性能好、成活率高的水生植物(芦苇芦苇)，净化后的水体，净化后的水体经集水管道收集排放。床底铺防渗膜，可防止污染地下水。经集水管道收集排放。床底铺防渗膜，可防止污染地下水。BOD BOD、CODCOD等有机物和重金属的去除率高，受气候影响等有机物和重金属的去除率高，受气候影响小，夏季无臭味、无蚊虫滋生，在寒冷地区也可以正常运小，夏季无臭味、无蚊虫滋生，在寒冷地区也可以正常运行。行。目前国际上采用较多的是水平潜流人工湿地。目前国际上采用较多的是水平潜流人工湿地。4 4、人工湿地人工湿地净化净化污污水的机理水的机理人工湿地人工湿地污水处理是一个化学、物
8、理和生物处理污水处理是一个化学、物理和生物处理相结合的过程。其化学处理过程是氧化分解，相结合的过程。其化学处理过程是氧化分解，物理处物理处理过程是过滤和吸附，生物处理过程是吸收利用和分理过程是过滤和吸附，生物处理过程是吸收利用和分解。解。人工湿地污水处理系统所针对的污染物（环境影人工湿地污水处理系统所针对的污染物（环境影响主力因子）主要为氮、磷、悬浮物（响主力因子）主要为氮、磷、悬浮物（SSSS）、有机物）、有机物（BODBOD、CODCOD）、重金属等。）、重金属等。污水中的悬浮物含有大量的污染物质，如有机物、污水中的悬浮物含有大量的污染物质，如有机物、氮磷、重金属和病原菌等，因此去除悬浮物
9、可以提高氮磷、重金属和病原菌等，因此去除悬浮物可以提高污水的去除率。污水的去除率。悬浮物（悬浮物（SSSS）的去除主要通过基质的过滤、污泥沉）的去除主要通过基质的过滤、污泥沉淀及根系附着来完成。淀及根系附着来完成。为防止在进水口附近发生堵塞，进水前为防止在进水口附近发生堵塞，进水前应应设置预处设置预处理以降低总固体浓度，一般设置沉淀池即可。理以降低总固体浓度，一般设置沉淀池即可。悬浮物的去除悬浮物的去除微生物在具有巨大比表面积的土壤颗粒表面形成微生物在具有巨大比表面积的土壤颗粒表面形成一层生物膜，当污水流经土壤颗粒表面时，不溶性的一层生物膜，当污水流经土壤颗粒表面时，不溶性的有机物通过基质的沉
10、淀、过滤和吸附作用被截留，然有机物通过基质的沉淀、过滤和吸附作用被截留，然后被微小生物利用；可溶性有机物则通过植物根系生后被微小生物利用；可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代谢过程而被分解去除。物膜的吸附、吸收及微生物的代谢过程而被分解去除。污水中的大部分有机物最终被异养微生物转化为污水中的大部分有机物最终被异养微生物转化为微生物体、微生物体、COCO2 2、甲烷和水、无机氮、无机磷、甲烷和水、无机氮、无机磷 。有机物的去除有机物的去除氮、磷的去除氮、磷的去除污水中的氮包括无机氮和有机氮。无机氮包括氨污水中的氮包括无机氮和有机氮。无机氮包括氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐；有机氮包括
11、尿素、氨基酸、氮、亚硝酸盐和硝酸盐；有机氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。其去除途径包括基质的吸附、过滤、沉嘌呤和嘧啶。其去除途径包括基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。淀、挥发、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。污水中的磷包括有机磷和无机磷。其去除途径主污水中的磷包括有机磷和无机磷。其去除途径主要包括微生物同化、基质吸附、植物吸收及污泥沉淀。要包括微生物同化、基质吸附、植物吸收及污泥沉淀。工程实际及理论研究均表明，污水中磷的去除是以基工程实际及理论研究均表明，污水中磷的去除是以基质吸附及污泥沉淀为主质吸附及污泥沉淀为主 。重金属的去除重金属的去除金属离子去除机理
12、主要有金属离子去除机理主要有：植物的吸收和富集作植物的吸收和富集作用、土壤胶体颗粒的吸附、悬浮颗粒的过滤和沉淀，用、土壤胶体颗粒的吸附、悬浮颗粒的过滤和沉淀，人工湿地对污水中重金属去除是通过植物、微生物、人工湿地对污水中重金属去除是通过植物、微生物、土壤基质等组成成分共同起作用的。土壤基质等组成成分共同起作用的。5 5、人工人工湿地湿地处理污水系统工艺流程处理污水系统工艺流程 按工程接纳的污水类型，基本工艺流程如下：按工程接纳的污水类型，基本工艺流程如下：a)a)当工程接纳城镇生活污水及与生活污水性质相近当工程接纳城镇生活污水及与生活污水性质相近的其它污水时，基本工艺流程为的其它污水时，基本工
13、艺流程为:b)b)当工程接纳城镇污水处理厂出水时，基本工艺流当工程接纳城镇污水处理厂出水时，基本工艺流程为程为:预处理的程度和方式应综合考虑污水水质、人工预处理的程度和方式应综合考虑污水水质、人工湿地类型及出水水质要求等因素。湿地类型及出水水质要求等因素。可选择格栅、沉砂、可选择格栅、沉砂、初沉、均质等一级处理工艺，初沉、均质等一级处理工艺，物化强化法、物化强化法、ABAB法前段、水解酸化、浮动生物床等一法前段、水解酸化、浮动生物床等一级强化处理工艺，以及级强化处理工艺，以及SBRSBR、氧化沟、氧化沟、A AO O、生物接触、生物接触氧化等二级处理工艺。氧化等二级处理工艺。后处理工艺也叫末端
14、处理工艺。通常起到杀菌消后处理工艺也叫末端处理工艺。通常起到杀菌消毒、强化出水水质、改善景观效果等的作用。毒、强化出水水质、改善景观效果等的作用。常用的工艺主要包括表流湿地和好氧生物塘（水常用的工艺主要包括表流湿地和好氧生物塘（水景塘）景塘）造景、沙滤池过滤、紫外线消毒或配药消毒等。造景、沙滤池过滤、紫外线消毒或配药消毒等。6 6、人工人工湿地湿地的启动与运行的启动与运行 人工湿地污水处理系统的启动一般要经历人工湿地污水处理系统的启动一般要经历5 5个阶段：个阶段：系统调试阶段系统调试阶段植物复活阶段植物复活阶段根系发展不稳定阶段根系发展不稳定阶段植物生长成熟阶段植物生长成熟阶段处理效果良好的
15、稳定成熟阶段处理效果良好的稳定成熟阶段在启动阶段，芦苇等植物栽种后即须充水。初期在启动阶段，芦苇等植物栽种后即须充水。初期可将水位控制在地面下可将水位控制在地面下25mm25mm左右处。按设计流量运行左右处。按设计流量运行3 3个月后，将水位降低至距床底个月后，将水位降低至距床底O.2mO.2m处，以促进芦苇等处，以促进芦苇等植物根系向深部发展。待根系深入到床底后，再将水植物根系向深部发展。待根系深入到床底后，再将水位调节至地表下位调节至地表下0.2m0.2m处开始正常运行。处开始正常运行。进入稳定成熟阶段后，系统处于动态平衡，植物进入稳定成熟阶段后，系统处于动态平衡，植物的生长仅随季节发生周
16、期性变化，而年际间则处于相的生长仅随季节发生周期性变化，而年际间则处于相对稳定的状态，此时系统的处理效果充分发挥，运行对稳定的状态，此时系统的处理效果充分发挥，运行稳定。稳定。人工湿地系统从启动到成熟一般需人工湿地系统从启动到成熟一般需2 2年时间。年时间。对对设计合理的人工湿地系统，在进水水质及水量变化不设计合理的人工湿地系统，在进水水质及水量变化不大时，一旦进入稳定成熟期，系统可自流运行，无须大时，一旦进入稳定成熟期，系统可自流运行，无须任何动力设备，也无须更多的维护。湿地中的植物一任何动力设备，也无须更多的维护。湿地中的植物一般可于冬季干枯时定期收割。般可于冬季干枯时定期收割。7 7、存
17、在的问题及解决方案存在的问题及解决方案温度问题温度问题低温时生物活性下降和植物的死亡低温时生物活性下降和植物的死亡。对于表面流和对于表面流和垂直垂直流湿地流湿地，低温时表面会结冰，冰低温时表面会结冰，冰层覆盖不仅阻碍了大气的复氧过程层覆盖不仅阻碍了大气的复氧过程，使生化水平降低使生化水平降低，而且冰层的存在减少了有效水深而且冰层的存在减少了有效水深，从而缩短了停留时间从而缩短了停留时间，进而对处理效果产生影响。因此进而对处理效果产生影响。因此，低温会导致处理效果低温会导致处理效果的显著降低。的显著降低。目前目前，湿地中温度带来的问题还没有完全解决湿地中温度带来的问题还没有完全解决，但但可以采取
18、一些措施适当的降低温度带来的影响。可以采取一些措施适当的降低温度带来的影响。在工艺上采用潜流人工湿地在工艺上采用潜流人工湿地。在该工艺中覆盖表面在该工艺中覆盖表面的表层土以及植物的落叶可以起到一定的保温效果的表层土以及植物的落叶可以起到一定的保温效果，而而且没有表面结冰问题且没有表面结冰问题，因此受温度的影响较小。因此受温度的影响较小。采用适当的保温措施。采用适当的保温措施。加强前处理单元加强前处理单元，以减轻湿地的处理负荷以减轻湿地的处理负荷，可以适可以适当降低温度对处理效果的影响。当降低温度对处理效果的影响。占地面积问题占地面积问题 人工湿地净化的机理与特点使其与传统的污水处理人工湿地净化
19、的机理与特点使其与传统的污水处理工艺相比较需要较大的占地面积工艺相比较需要较大的占地面积，一般认为大约是传统一般认为大约是传统污水处理工艺的污水处理工艺的23倍左右。而当今倍左右。而当今，土地资源对于很土地资源对于很多城市来说是非常宝贵的多城市来说是非常宝贵的，这就为应用该技术带来了很这就为应用该技术带来了很大的障碍。大的障碍。由于自身处理过程的特殊性由于自身处理过程的特殊性，人工湿地技术在占地人工湿地技术在占地上的问题很难完全解决上的问题很难完全解决，但可以采取适当的措施以减少但可以采取适当的措施以减少占用有效的土地资源。占用有效的土地资源。选址时要考虑到环境、经济效益综合最优化和规模选址时
20、要考虑到环境、经济效益综合最优化和规模化的因素化的因素，为了不占用宝贵的市区土地资源为了不占用宝贵的市区土地资源，可将工程可将工程选址在市郊区域选址在市郊区域，这样做还能减轻风沙等对市区的影响这样做还能减轻风沙等对市区的影响和破坏。和破坏。可采用组合工艺可采用组合工艺，以提高效率以提高效率，减少占地面积。减少占地面积。出水污染物浓度回升问题出水污染物浓度回升问题水生植物生长周期较短和补给水源水质等环境的变水生植物生长周期较短和补给水源水质等环境的变化会引起植株的衰竭和腐烂，腐烂的茎、叶容易消耗水化会引起植株的衰竭和腐烂，腐烂的茎、叶容易消耗水体中的溶解氧使河床上升、底泥增多，其中释放出的有体中
21、的溶解氧使河床上升、底泥增多，其中释放出的有机物、氨氮等导致水体污染物回升，容易造成水体的二机物、氨氮等导致水体污染物回升，容易造成水体的二次污染。次污染。解决办法：及时收割调控，并将茎和叶移出水体，解决办法：及时收割调控，并将茎和叶移出水体，以便有效削减氮、磷并培育维护良好生态系统和促进健以便有效削减氮、磷并培育维护良好生态系统和促进健康水体的形成。康水体的形成。堵塞问题堵塞问题随着时间推移随着时间推移，湿地中的微生物也相应繁殖，再加，湿地中的微生物也相应繁殖，再加上植物的腐败，若维护不当，很容易产生淤积、阻塞现上植物的腐败，若维护不当，很容易产生淤积、阻塞现象。这种现象不仅会影响水的流速，
22、而且会影响水的复象。这种现象不仅会影响水的流速，而且会影响水的复氧，从而影响到微生物的活性进而影响到处理效果。氧，从而影响到微生物的活性进而影响到处理效果。解决办法为解决办法为:选择适当的填料，最好是多孔、质轻、选择适当的填料，最好是多孔、质轻、不易板结的材质不易板结的材质,采用合适的操作工艺采用合适的操作工艺,可以通过一定可以通过一定的间歇进水来恢复湿地的渗透速率的间歇进水来恢复湿地的渗透速率,选择适当的植物密选择适当的植物密度并及时维护度并及时维护。8 8、人工人工湿地湿地净化污水净化污水发展发展趋势趋势（1 1）开发开发人工湿地系统人工湿地系统数据库和设计指南数据库和设计指南（2 2）深
23、入人工湿地净化污水机理的研究）深入人工湿地净化污水机理的研究（3 3）改良人工湿地技术改良人工湿地技术（4 4）大力推广应用）大力推广应用在我国在我国，人工湿地的研究起步较晚人工湿地的研究起步较晚，因此有关湿地植因此有关湿地植物的研究还需不断深入探索。今后我国人工湿地水生植物的研究还需不断深入探索。今后我国人工湿地水生植物的研究可以着重关注以下几方面：物的研究可以着重关注以下几方面：人工湿地生境条件下水生植物的生理生态研究；人工湿地生境条件下水生植物的生理生态研究；人工湿地水生植物对有毒有害污染废水净化方面的人工湿地水生植物对有毒有害污染废水净化方面的研究；研究；人工湿地水生植物种类的筛选及其适宜人工生境的人工湿地水生植物种类的筛选及其适宜人工生境的研究与创建；研究与创建；通过人工湿地水生植物种类的选择或对水生植物的通过人工湿地水生植物种类的选择或对水生植物的管理来激发新根生长以提高氧的传递；管理来激发新根生长以提高氧的传递；关于收割植物对人工湿地有机质影响的研究。关于收割植物对人工湿地有机质影响的研究。谢 谢！