人工濕地污水處理技術(shù)簡介

1、人工濕地污水處理技術(shù),人工濕地概述 人工濕地的構(gòu)成 人工濕地分類 人工濕地凈化污水的機理 人工濕地污水處理組合系統(tǒng)及應(yīng)用 人工濕地存在的問題,主要內(nèi)容,濕地是地球上一種重要的生態(tài)系統(tǒng)，享有“地球之腎”的美譽，濕地不僅可以調(diào)蓄水量，調(diào)節(jié)氣候，為珍奇動物提供良好棲息地，而且還可以凈化污水。人工濕地的設(shè)計建造是通過對濕地自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學和生物作用的優(yōu)化組合來實現(xiàn)對廢水的有效處理。其基建投資少、運行費用低(為生物處理的1/5一1/6)、能耗少、操作簡單，不僅適用于生活污水，對某些工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水、垃圾滲濾液等也有良好的凈化效能，因此發(fā)展速度較快。,人工濕地概述,人工濕地污水處理系統(tǒng)是一套復(fù)

2、雜的、完善的生物凈化處理系統(tǒng)，其主要組成要件有3 個，分別是植物、基質(zhì)、微生物。 在實際運行中，人工濕地系統(tǒng)的水質(zhì)凈化功能并不僅僅是基質(zhì)、植物、微生物各自凈化功能簡單加合的結(jié)果。人工濕地的本質(zhì)之一就是將基質(zhì)、植物、微生物以合適的構(gòu)型和配比組合在一起并形成人工生態(tài)系統(tǒng)，從而發(fā)揮出“1+1+13”的系統(tǒng)效應(yīng)，達成高效持續(xù)的凈化效果。,人工濕地的構(gòu)成,植物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在植物-基質(zhì)-微生物的相互關(guān)心中承擔著重要角色，主要起著以下作用： 起到布水和降低水流的作用，為攔截、沉淀顆粒物提供更好的水利條件， 增加了污水和植物根系的接觸時間。 植物密集的根系可以穩(wěn)定床體表面，同時根系的生長降解

3、有機物質(zhì)，有助于緩解床體堵塞。 提高濕地床體的水力傳導(dǎo)性。植物的生長可以松動基質(zhì)，改善了土壤的水力傳導(dǎo)性能。,植物,為微生物提供附著界面，處在濕地水中的莖葉以及地下的植物根系為微生物附著生長提供了巨大的介質(zhì)。 直接吸收污水中的氮磷。 根系釋氧。植物根系可以通過釋放氧氣改變根系周圍環(huán)境的氧化還原狀態(tài)，從而改變根系周圍的生物環(huán)境。因此，植物的生命活動影響污染物的轉(zhuǎn)化過程和去除率。 可以為野生動物如鳥類等提供良好的棲息環(huán)境，具有美學觀賞性。,人工濕地中基質(zhì)的作用是作為植物的生長載體、為微生物提供大量的附著界面，直接通過物理化學作用凈化污水，并保證一定的水利傳導(dǎo)性能。 基質(zhì)的選擇根據(jù)濕地類型不同而不同

4、。表面流濕地多以自然土壤為基質(zhì)，潛流失地的選擇則成多樣性，同時也會考慮取材方便、經(jīng)濟適用等因素。一般說來處理以SS、BOD、COD為特征污染物的污水時，可根據(jù)停留時間、占地面積和出水水質(zhì)要求選用細沙、粗砂、礫石、灰渣等作為基質(zhì)。以磷為目的則多選擇方解石、大理石或含Ca2+ 、Fe2+ 、Al3+ 離子較多的礦石。對于潛流濕地來說，基質(zhì)的粒徑尺寸，應(yīng)既具有較高的比表面積為,基質(zhì)及其作用,微生物提供更多的附著介質(zhì)，又能保證一定的水力傳導(dǎo)性能，防止床體很快被堵塞。,微生物,微生物是對污染物進行吸附和降解的主要生物群體和承擔者。人工濕地中存在的大量植物的根、莖、葉、基質(zhì)等為微生物的附著生長提供載體。濕

5、地中微生物非常豐富，這就為污水處理提供了分解者。除了濕地中的微生物在生長繁殖過程中直接吸收利用有機物和無機營養(yǎng)鹽之外，濕地中的有機物主要靠好氧、兼氧和厭氧細菌降解得到去除。 植物種類和基質(zhì)對微生物的種類和數(shù)量都有重要影響，細菌在系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位，放線菌其次，真菌最少。植物根面和根際微生物數(shù)量與污染物去除率之間有明顯的相關(guān)性。,根據(jù)濕地中主要植物形式人工濕地可分為: 1）浮游植物系統(tǒng); 2）挺水植物系統(tǒng); 3）沉水植物系統(tǒng)。 根據(jù)污水在濕地中水面位置不同，人工濕地可分為： 1）表面流人工濕地 2）潛流人工濕地 水平流濕地 垂直流濕地,人工濕地分類,浮水植物系統(tǒng),水生植物，如鳳眼蓮、浮萍等漂浮于水

6、面，主要用于強化氧化塘等類似的塘系統(tǒng)。對污染物的去除主要靠植物的吸收、微生物的代謝等。,挺水植物系統(tǒng),以挺水植物如蘆葦、莒蒲、燈芯草、香蒲、水蔥等種植為主。這類植物根系發(fā)達，可通過根系向基質(zhì)輸送氧氣，使基質(zhì)中形成多個好,氧、兼性厭氧、厭氧小區(qū)，利于多種微生物繁殖，便于污染物的多途 徑降解?，F(xiàn)在所指的人工濕地一般都是挺水植物系統(tǒng)。,沉水植物系統(tǒng),如狐尾藻、金魚藻等。沉水植物系統(tǒng)還處于試驗階段，其主要應(yīng)用領(lǐng)域在于初級處理和二級處理后的處理。,表面流人工濕地,表面流人工濕地指污水在基質(zhì)層表面以上， 從池體進水端水平流向出水端的人工濕地。表面流人工濕地的水力負荷較低，對水體的凈化處理效果有限。其主要通

7、過構(gòu)建好氧生態(tài)環(huán)境來降解水體污染，并利用植物根系、莖表組織等器官的吸收作用來去除部分富營養(yǎng)物質(zhì)，沉淀部分絮狀物以達到凈化水質(zhì)的目的。,水平流人工濕地,水平潛流人工濕地是指污水在基質(zhì)層表面以下，從池體進水端水平流向出水端的人工濕地。水平潛流人工濕地的填料系統(tǒng)，處于底部厭氧、中部兼氧和上部好氧的狀態(tài)， 適宜濕地系統(tǒng)內(nèi)微生物的好氧和厭氧代謝，對各種有機污染的處理效果相對較好。水平潛流人工濕地的填料粒徑一般在（2.06.0） cm 之間。,垂直流人工濕地,垂直潛流人工濕地是指污水垂直通過池體中基質(zhì)層的人工濕地。垂直潛流人工濕地中水體從床體表層縱向流向填料床的底層，床體處于相對不飽和狀態(tài)，因此，氧氣可通

8、過污水的垂直滴落、大氣擴散與植物的傳輸進入濕地系統(tǒng)，使系統(tǒng)滿足好氧處理的要求，使系統(tǒng)內(nèi)污染處理處于硝化反應(yīng)的過程。據(jù)研究結(jié)果顯示，垂直潛流人工濕地對氨氮的去除效果較好。其所選擇的填料粒徑在（1.02.0） cm 之間。,表面向基質(zhì)縱向流動,較高,垂直流濕地,氮、磷去除效果好,相對復(fù)雜,基質(zhì)下水平流動,較高,水平流濕地,BOD、COD、有機物、重金屬去除效果好,相對復(fù)雜,良好,表面流動,較低,表面流濕地,一般,簡單、受季節(jié)影響大,夏季有惡臭、孳生蚊蠅現(xiàn)象,水體流動,水體負荷,特征,去污效果,系統(tǒng)控制,環(huán)境狀況,夏季有惡臭、孳生蚊蠅現(xiàn)象,3種人工濕地系統(tǒng)比較,人工濕地污水處理是一個化學處理、物理處

9、理和生物處理相結(jié)合的過程。其化學處理過程是氧化分解，物理處理過程是過濾和吸附，生物處理過程是吸收利用和分解。人工濕地污水處理系統(tǒng)所針對的污染物（環(huán)境影響主力因子）主要為氮、磷、懸浮物（SS）、有機物（BOD、COD）、重金屬等。,人工濕地內(nèi)污染物的去除機理,氮、磷的去除,污水中的氮包括無機氮和有機氮。無機氮包括氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽；有機氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。其去除途徑包括基質(zhì)的吸附、過濾、沉淀、揮發(fā)、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。污水中的磷包括有機磷和無機磷。其去除途徑主要包括微生物同化、基質(zhì)吸附、植物吸收及污泥沉淀。研究均表明，污水中磷的去除是以基質(zhì)吸附及污泥沉淀為主。,有

10、機物（BOD、COD）的去除,微生物在具有巨大比表面積的土壤顆粒表面形成一層生物膜，當污水流經(jīng)土壤顆粒表面時，不溶性的有機物通過基質(zhì)的沉淀、過濾和吸附作用被截留，然后被微小生物利用；可溶性有機物則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代謝過程而被分解去除。,懸浮物的去除,懸浮物（SS）的去除主要通過基質(zhì)的過濾、污泥沉淀及根系附著來完成。為防止在進水口附近發(fā)生堵塞，進水前應(yīng)設(shè)置預(yù)處理以降低總固體濃度，一般設(shè)置沉淀池即可。,重金屬的去除,金屬離子去除機理主要有：植物的吸收和富集作用、土壤膠體顆粒的吸附、懸浮顆粒的過濾和沉淀，人工濕地對污水中重金屬去除是通過植物、微生物、土壤基質(zhì)等組成成分共同起作

11、用的。,人工濕地污水處理組合系統(tǒng)及應(yīng)用,一套完整的人工濕地污水處理系統(tǒng)均有預(yù)處理系統(tǒng)、前處理系統(tǒng)、主體處理系統(tǒng)組成。,預(yù)處理系統(tǒng),預(yù)處理系統(tǒng)屬于污水進入人工濕地污水處理系統(tǒng)前的物理處理工藝，一般包括欄污格柵、緩沖池、沉淀池等。,前處理系統(tǒng)是指人工濕地污水處理工程的前段處理工藝，其主要作用是通過生物降解，降低污染負荷、分解大顆粒污染分子，將復(fù)雜的有機物轉(zhuǎn)化為簡單的無機物等。包括生化池、水解酸化池、接觸氧化池等。,前處理系統(tǒng),主處理系統(tǒng),主體處理系統(tǒng)即表面流人工濕地、垂直流及水平流人工濕地3種工藝類型。一般主處理工藝所占面積約為整個工程面積的60%-70%左右，所以稱為主體處理工藝。,人工濕地污水

12、處理系統(tǒng)應(yīng)用,城鎮(zhèn)農(nóng)村生活污水處理 城鎮(zhèn)廢水三級處理 工業(yè)廢水處理 入湖、入江、入海河道水末端處理 湖泊、池塘、公園和生活小區(qū)富營養(yǎng)化水體處理 住宅區(qū)中水再利用 城市暴雨徑流水凈化 農(nóng)業(yè)徑流水凈化 水源保護地地面徑流水凈化,溫度問題 低溫時生物活性下降和植物的死亡。 對于表面流和垂直流濕地，低溫時表面會結(jié)冰，冰層覆蓋不僅阻礙了大氣的復(fù)氧過程，使生化水平降低，而且冰層的存在減少了有效水深，從而縮短了停留時間，進而對處理效果產(chǎn)生影響。因此，低溫會導(dǎo)致處理效果的顯著降低。,人工濕地存在的問題,占地面積問題 人工濕地凈化的機理與特點使其與傳統(tǒng)的污水處理工藝相比較需要較大的占地面積，一般認為大約是傳統(tǒng)污水處理工藝的23倍左右。而當今，土地資源對于很多城市來說是非常寶貴的，這就為應(yīng)用該技術(shù)帶來了很大的障礙。,出水污染物濃度回升問題 水生植物生長周期較短和補給水源水質(zhì)等環(huán)境的變化會引起植物的衰竭和腐爛，腐爛的莖、葉容易消耗水體中的溶解氧使河床上升、底泥增多，其中釋放出的有機物、氨氮等導(dǎo)致水體污染物回升，