单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,完整版课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,完整版课件,*,人工湿地概述,1,完整版课件,人工湿地概述1完整版课件,目,录,01,、人工湿地简介,02,、,人工湿地的构造,03,、,人工湿地的去除机理,04,、人工湿地系统的工艺流程,05,、影响人工湿地净化效果的主要因素,06,、目前湿地设计建造中存在的问题,07,、,国内人工湿地应用实例,08,、人工湿地的工程选址及总体布置,09,、未来展望及挑战,2,完整版课件,目 01、人工湿地简介2完整版课件,1,、人工湿地简介,概念,人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。,人工湿地发展的历史和现状,从历史的考察来看，利用湿地改善水质并非一个新发明，早在古代中国和埃及，这种观念就贯穿于人们的生活当中。那时所谓的湿地是指天然湿地。,20,世纪,60,年代末，通过人工调控的方法对污水进行处理的工艺开始逐渐受到各国有关领域研究者们的关注。,人工湿地（,Constructedwetland,）的概念，是,20,世纪,70,年代才提出的。从起初的实验研究、理论探索，逐步走向今天大规模推广应用，也不过,30,多年的历史。随着科学家们对人工湿地研究的深入和工艺的改进，现在的人工湿地已发展成一种较为完善和独立的污水处理技术。,3,完整版课件,1、人工湿地简介概念 人工湿地发展的历史和现状3完整版课件,有关人工湿地的最早报道是,1904,年澳大利亚学者,Brian Mackey,的研究，后来出现由德国,Seidel,在,1953,年研究的,Max-Planck-Institute-Process,处理系统和,Kictuth,于,20,世纪,60,年代开发的,“,根区法,”,，荷兰,1967,年的,Lelystad Process,表面流处理系统，美国,20,世纪,70,年代,NASA,的国家空间技术实验室研究的,“,砾石床,”,系统。,1974,年德国首先创造了人工湿地。此后在欧洲国家、美国、加拿大等国家得到了推广和规模发展。,我国对人工湿地的研究始于上世纪,50,年代，中国科学院水生生物研究所是最早开展人工湿地生态工程的单位。一大批湿地科学家开展了石化废水的氧化塘生物处理、城市污水和湖泊综合污染、水生态重建等研究，取得了大量的研究成果，为我国污水处理提供了科学方法，为人工湿地的构建和工程师范提供了设计参数，也为进一步深入研究奠定了基础。,20,世纪,90,年代中期吴振斌组织申报成功了欧洲联盟重大国际科技合作项目,“,热带与亚热带区域水质改善、回用与水生态系统重建的生物工艺学对策研究,”,。研发了以复合垂直流人工湿地（,IVCW,）为核心的生态工程技术，对湿地系统的结构流程、植物选择与组合、处理效果、净化机制、运行管理等方面展开了系统研究，发表大量论文并获得国家专利。此研究成果已广泛应用于,4,完整版课件,有关人工湿地的最早报道是1904年澳大利亚学,人工湿地的分类,根据湿地中主要植物形式人工湿地可分为,:,浮游植物系统、挺水植物系统、沉水植物系统。,目前所指的人工湿地一般都是挺水植物系统。根据污水在湿地中水面位置不同分为：表面流人工湿地和潜流人工湿地。,地表径流面源污染、城镇综合污水、渔业养殖、公园水质调控、食品、造纸、矿山等工业废水的处理和回用；也用于河流、湖泊、近岸海域污染水体的修复等诸多领域。,这不仅对推进我国人工湿地的构建、污水处理与回用具有重要指导意义，且在世界范围内人工湿地的研究和应用也产生了重大影响。,5,完整版课件,人工湿地的分类 地表径流面源污染、城镇综合污水、渔业养殖、,表面流人工湿地,(SFCW),类似于自然湿地，污水从湿地床表面流过，污染物的去除依靠植物根茎的拦截作用以及根茎上生成的生物膜的降解作用。这种湿地造价低，运行管理方便，但是不能充分利用填料以及植物根系的作用，在处理废水的过程中容易产生异味、孽生蚊蝇，在实际应用中一般不采用。,潜流人工湿地,(SSFCW),系统中，污水在湿地床中流过，因而能充分利用湿地中的填料，并且卫生条件好于表面流人工湿地。,6,完整版课件,表面流人工湿地(SFCW)类似于自然湿地，污,根据污水在湿地中水流方向的不同，潜流人工湿地可分为：水平流人工湿地和垂直流人工湿地。,水平流人工湿地,(HSFCW),系统：污水以近水平流方式在系统表面以下流向出口,。,7,完整版课件,根据污水在湿地中水流方向的不同，潜流人工湿地可分为：,垂直人工湿地,(VSFCW),系统：该系统通常在整个表面设置配水系统，并周期性进水。通过系统下部出水，水流在系统表面以下。目的是系统可以排空水，以最大程度的进行氧补给。也有部分是连续进水的。,8,完整版课件,垂直人工湿地(VSFCW)系统：该系统通常在整个表面,2,、,人工湿地的构造,人工湿地是由填料、水生植物共同组成的独特的动植物生态系统。,a、,湿地填料的选择,填料的选择对人工湿地的处理效果有很大的影响。填料在人工湿地中为植物提供物理支持，为各种化合物和复杂离子提供反应界面及对微生物提供附着。常用到的填料有土壤、砾石、砂、沸石、碎瓦片、灰渣等。根据处理目的，污染物的特征不同而有不同的填料选择。一般来说，以处理,SS、COD和BOD,为主要特征污染物时可选用土壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣中的一种或几种为填料。对脱,N除P,要求高的，可以选择对这两者有较强去除能力的填料进行优化组合。如采用沸石和石灰石的结合，既考虑了沸石,对NH,4,+,-N,的吸附、活化土壤中难溶性P及进行生物再生作用又利用了石灰石对,P,的高吸附特性，达到同时脱,N除P,的目的。现在填料的选择多偏向于较大颗粒的粒径，原因是水流在粒径较大的填料床内的短路最小，能够形成渠流，并且堵塞现象发生少，不易分散。,b、,水生植物的选择,植物是人工湿地的重要组成部分。水生植物在人工湿地的作用有：将景观水中的部分污染物作为自身生长的养料而被吸收；能够将某些有毒物质的重金属富集、转化、分解成无毒物质；根系生长有利于景观水均匀地分布在湿地植物床过水断面上，向根区输送氧气创造有利于微生物降解有机污染物的良好根区环境；增加或稳定土壤的透水性。,可用于组合式湿地的植物有：芦苇、香蒲、灯心草、风车草、水葱、香根草、浮萍等，其中应用最广的是芦苇。植物的选择最好是取当地的或本地区天然湿地中存在的植物，以保证对当地气候环境的适应性，并尽可能地增加湿地系统的生物多样性以提高湿地系统的综合处理能力。植物的栽种方式有播种法和移栽插种法。移栽插种比较经济快捷。,9,完整版课件,2、人工湿地的构造9完整版课件,10,完整版课件,10完整版课件,芦苇,香蒲,11,完整版课件,芦苇 香蒲11完整版课件,凤眼莲 浮萍、浮莲 槐叶萍 水鳖,12,完整版课件,凤眼莲 浮萍、浮莲,风车草,水葱,灯心草,13,完整版课件,风车草水葱灯心草13完整版课件,3,、人工湿地的去除机理,人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去,。,氮的去除,人工湿地处理系统对氮的去除作用包括基质的吸附、过滤、沉淀以及氨的挥发，植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。,另外，人工湿地中的填料也可通过一些物理和化学的途径如吸收、吸附、过滤、离子交换等去除一部分污水中的氮。,但氮的去除主要还是通过湿地中微生物的硝化和反硝化作用。在土壤,植物系统中，有机氮首先被截留或沉淀，然后在微生物的作用下转化为氨态氮，由于土壤颗粒带有负电荷，氨离子很容易被吸附，土壤微生物通过硝化作用将氨离子转化为 ，再经反硝化菌作用,变成 逸出。,14,完整版课件,3、人工湿地的去除机理14完整版课件,同时污水中的无机氮可作为植物生长过程中不可缺少的物质而直接被植物摄取，并合成植物蛋白质等有机氮，通过植物的收割而从废水和湿地系统中去除。,氮在微生物的作用下进行氨氮的硝化过程：,在远离根区的部位，由于缺氧环境而进行反硝化过程，从而使氮以气体的形式而除去：,湿地底部有机物的分解和生物降解及底部较低的,NO,的浓度，及充足的有机物做碳源，这些都为反硝化过程的进行创造了条件。,15,完整版课件,同时污水中的无机氮可作为植物生长过程中不可缺少的物质而直接被,人工湿地中的溶解氧呈区域性变化，连续呈现好氧、缺氧及厌氧,3,种状态，相当于许多串联或并联,A2/O,处理单元，使硝化和反硝化作用可以同时进行。在此环境下，有机氮经氨化作用转化为氨氮，在好氧条件下，氨氮经亚硝化、硝化作用分别转变为,NO,2-,-N,和,NO,3-,-N,，然后它们在缺氧和有机碳源的条件下，经反硝化作用被还原为,N,2,，释放到大气中，达到最终脱氮的目的。,16,完整版课件,人工湿地中的溶解氧呈区域性变化，连续呈现好氧、缺氧及厌氧3种,b,、,磷的去除,磷在人工湿地系统中的去除主要来自,3,个方面的作用：,微生物正常的同化或植物的吸收作用；,聚磷菌的过量摄磷作用；,基质的物理化学作用；其中最主要的是基质对磷的吸附作用及其纳磷容量。,人工湿地系统对磷的去除是由植物吸收、微生物去除及填料的物理化学作用而完成的。如同无机氮一样，废水中的无机磷在植物吸收及同化作用下，可变成植物的有机成分（如ATP，DNA，RNA等），通过植物的收割而得以去除。,填料的物理化学作用主要是填料对磷的吸收、过滤和与磷酸根离子的化学反应，因填料不同而存在差异。填料中含有较多的Fe、Al及Ca的离子时能有利于对磷的去除。研究报道，以花岗石和粘性土壤为主要介质的湿地能高效去除水中的磷物质，就是因为土壤中含有较丰富的铁、铝离子,，,而花岗石含钙离子较多,，,能与磷酸根离子结合形成不溶性盐固定下来。但填料对磷的这种吸附和沉淀作用并不是永久性的，而是部分可逆的。实验表明，土壤对磷的吸附过程存在着积累现象，当达到饱和状态后，会降低对磷的去除率。当污水中磷的浓度过低时，填料中会有部分被吸附的磷重新回到水,中。吴振斌等的研究表明，在系统运行初期，进水无机磷含量较低的情况下（00.05mg/,L,之间），填料向系统中释放了磷酸盐，致使出水无机磷浓度升高。而且,17,完整版课件,b、磷的去除17完整版课件,还研究发现植物的生长状况也直接影响到去除效果的好坏，在春季和夏季，植物生长迅速，生物量增加，对磷的吸收加快，出水中磷含量减少，而在秋季植物枯萎后，吸收速度放慢，冬季死亡的植株会释放磷到湿地中，致使出水磷含量上升，无机磷含量甚至高于进水。因此，对植物的及时收割和填料的定期更换有助于延长湿地系统的处理寿命。,微生物对磷的去除，包括对磷的正常同化作用（将磷纳入其分子组成）和对磷的过量积累。一般二级污水处理中，当进水磷含量为10mg/,L时，微生物对磷的正常同化（形成污泥组成式C,60,H,87,O,23,N,12,P的一部分）去除，仅是进水总量的4.5%19%，所以，微生物除磷主要是通过强化后对磷的过量积累来完成的。对磷的过量积累，得益于湿地植物光合作用中光反应、暗反应，形成根毛输氧多少的交替出现，以及系统内部不同区域对氧消耗量的差异，而导致了系统中厌氧、好氧状态的交替出现。,地表流人工湿地系统对P的去