人工湿地处理系统
人工湿地处理系统PPT演示文稿
-- 探索人工湿地的建设与应用 ➢ 80年代以后：
-- 未把人工湿地作为处理主体，常与稳定塘系统 及天然土地处理系统联用。
➢ 90年代以后： -- 将人工湿地作为处理主体，积极探索其工艺参 数、运用范围和处理机理。
8
人工湿地处理系统的优点：
Constructed wetlands can be less expensive to build than other treatment options
（Ⅱ）潜流型人工湿地
垂直潜流人工湿地系统示意图
30
（Ⅱ）潜流型人工湿地
复合潜流人工湿地系统示意图
31
（Ⅱ）复合潜流型人工湿地
紧凑型复合潜流人工湿地系统示意图
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（Ⅱ）潜流型人工湿地分析
➢ 优点：（与HFCWs相比）
✓ 充分运用湿地空间 ✓ 发挥系统协同作用 保温条件好；卫生条件好
➢ 缺点：（与HFCWs相比）
Operation and maintenance expenses (energy and supplies) are low
Operation and maintenance require only periodic, rather than continuous, on-site labour
第七章、人工湿地处理系统
1
1.概述 湿地系统的概念
2
滇池边的天然湿地
3
人工湿地的定义：
--人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的 湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生 态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合 来进行废水处理的。
4
滇池边的人工湿地
5
垂直流人工湿地表面布水系统
污水处理中的人工湿地处理技术
农村污水处理
农村地区污水处理一直是难题，人工湿地处理技 术为农村污水处理提供了新的解决方案。通过建 设人工湿地，可以有效处理农村生活和农业废水 ，改善农村环境质量。
人工湿地处理农村污水的方法主要包括稳定塘和 垂直流湿地。稳定塘利用自然净化能力净化废水 ，而垂直流湿地则通过植物、微生物等净化废水 中的污染物。
应用领域的拓展
农村污水处理
针对农村地区分散性、规模小的特点，开发适用于农村的人工湿 地处理系统，改善农村水环境质量。
工业废水处理
针对不同工业废水特点，研发适用于工业废水处理的人工湿地技术 ，降低废水排放标准。
城市雨水的收集与利用
利用人工湿地系统对城市雨水进行收集、净化与利用，减轻城市排 水压力，实现雨水资源化利用。
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技术创新与改进
高效藻类水处理技术
01
通过优化藻种和环境条件，提高藻类对污染物的吸收效率，降
低处理成本。
纳米技术在人工湿地中的应用
02
利用纳米材料和纳米技术提高湿地填料的吸附性能和微生物活
性，增强污水处理效果。运用物联网、大数据和人工智能等技术，实现对人工湿地的实
时监测与智能控制，提高运行效率。
城市污水处理
城市污水处理是人工湿地处理技术的重要应用领域之 一。通过建设人工湿地，可以有效处理城市生活和工
业废水，降低污染物排放，改善城市水环境。
输标02入题
人工湿地处理技术应用于城市污水处理的主要优势在 于低成本、低能耗、高效率，同时还能美化城市环境 ，提高生态效益。
01
03
人工湿地处理城市污水的效果显著，可以有效去除 COD、BOD、SS、重金属等污染物，提高水质，满
人工湿地污水处理技术简介
自由表面流人工湿地
水平潜流人工湿地
潜流型人工湿地
垂直潜流人工湿地
*
人工湿地的分类
*
自由表面流 人工湿地
地的分类
*
三种人工湿地污水处理系统类型比较
特征
表面流湿地
水平潜流湿地
垂直潜流湿地
水体流动
表面漫流
基质下水平流动
表面向基质底部纵向流动
水力负荷
较低
较高
较高
去污效果
一般
*
人工湿地一般由五部分组成：
人工湿地的组成
*
人工湿地一般由五部分组成： 具有透水性的基质 适于在饱和水和基质中生长的植物 水体 无脊椎或脊椎动物 好氧或厌氧微生物种群
*
人工湿地的组成
*
基质
微生物
动物
水体
水生植物
某潜流型人工湿地
*
人工湿地的分类
*
按照系统布水方式或水流方式差异，人工湿地一般分为自由表面流人工湿地和潜流型人工湿地。 人工湿地
*
三条途径对磷去除的贡献大小为： 基质>水生植物≥微生物（短期结果） 水生植物>基质≥微生物（长期结果）
人工湿地的净化机理
*
悬浮物的去除 基质层填料、植物的根系和茎、腐殖层的过滤和阻截作用 进水中悬浮物去除不代表出水无悬浮物。被截留的悬浮物在湿地中积累；微生物量的增长（相当于活性污泥的增长）；导致基质层渗透能力下降造成堵塞，有机物的不断积累逐渐向湿地出口移动，影响出水水质。
*
人工湿地的净化机理
*
重金属的去除
人工湿地的净化机理
*
难降解有机物的去除 湿地中存在种类繁多、数量巨大的微生物群落和多种沼生植物群落，通过它们的共同作用，能够降解复杂有机物。 有的研究甚至发现，湿地植物如芦苇能直接吸收一些难降解有机物。
人工湿地污水处理系统及其应用
人工湿地污水处理系统及其应用人工湿地污水处理系统及其应用随着城市化的进程和人口的增加，污水处理成为一项重要的环保任务。
传统的污水处理方法虽然能够达到一定的效果，但往往需要大量的投资和运维成本。
人工湿地污水处理系统作为一种新兴的技术，具有低成本、高效能的特点，逐渐引起了人们的关注。
人工湿地污水处理系统是一种模仿自然湿地生态系统而设计的人工结构，通过湿地植物和湿地土壤的协同作用，将污水中的有机物质和氮磷等营养物质去除或转化为无害物质。
相对于传统的活性污泥法、厌氧消化等处理方法，人工湿地具有以下优势。
首先，人工湿地污水处理系统操作简单，维护成本低。
由于湿地植物的作用，人工湿地系统能够自行适应不同水质和水量的变化，不需要定期更换污泥或添加化学药剂，在建成之后只需要定期巡检和清理堵塞物。
其次，人工湿地污水处理系统具有良好的景观效应。
人工湿地通过优化设计和合理搭配植物，能够创造出风景秀丽的湿地景观，既能够处理污水，又能够提供休闲的场所，增强城市的生态环境质量。
再次，人工湿地污水处理系统可实现资源化利用。
湿地植物在生长过程中可以吸收和富集一部分有害物质，如重金属和有机物等，通过收获和处理植物，这些物质可以得到有效回收和利用，具有一定的经济价值。
人工湿地污水处理系统已经在许多领域得到了广泛应用。
首先，在城市污水处理方面，人工湿地可以作为污水处理站的后处理单元，用于进一步去除残余的有机物和氮磷等营养物质。
同时，人工湿地还可以与其他处理方法结合使用，共同构建生态化的污水处理系统。
其次，在农村地区，人工湿地可以用于农田灌溉和渔养结合。
通过改善污水质量，人工湿地可以将处理后的污水用于灌溉农田，提高土壤的肥力；同时，在湿地中养殖经济鱼类，实现农田灌溉与养殖的结合，提高农田综合效益。
此外，人工湿地还可以应用于景观水体和工业废水处理。
在城市公园或商业中心的人工湖泊中，通过建设人工湿地，可以提高水体的自净能力，减少水藻等富营养化现象。
人工湿地循环净化水处理系统
人工湿地净化水处理系统，依照处理顺序包括预处理系统、生化处理系统、污泥贮池，其特征在于，还包括布置于生化处理系统后的尾水深度处理系。
人工湿地是一种人工建造和监督的与沼泽类似的地面，是一种废水处理新技术，可对二级污水处理厂处理后的污水进行深度处理。
其设计和建造是充分利用地下人工介质中栖息的植物、微生物、植物根系及自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行的，一般利用这三者的协同作用来处理污水。
人工湿地的污水处理方法，包括如下主要步骤：自动格栅将污水中的杂物分离;厌氧水酸化降解有机物;污水沉淀分离后，上清液外排，二沉池活性污泥回流至厌氧池和好氧池;二沉池出水进入人工湿地，床体表面的植物用以净化污水;剩余污泥进入污泥贮池，由环卫部门抽运处置。
该实用新型装置能有效地针对污水进行净化，净化后的水收集后进行使用，再对使用后产生的污水进行收集净化，使污水得到循环净化处理，改善了水处理
效果。
三利环保设备制造有限公司是集倡导、开发绿色环保技术研究、研发、生产人工湿地循环净化水处理设备、承接环境保护工程的设计、安装及工程配套、生产各种除尘器配件、控制仪器及各种工业滤布的综合型环保高新技术企业。
人工湿地的原理
人工湿地的原理
人工湿地是模拟自然湿地环境建设的人工生态系统，通过人工构建湖泊、河流或池塘等水体环境，利用湿地植物和微生物的作用处理和改善废水的水质。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 植物吸收和降解污染物：在人工湿地中种植具有吸收和降解能力的湿地植物，如芦苇、菖蒲、香蒲等。
这些植物通过根系吸收废水中的污染物，并将其转化为植物生长所需的营养物质，如氮、磷等。
同时，湿地植物还通过释放氧气促进水中有机物的降解，改善水体的氧气含量。
2. 微生物降解污染物：湿地植物的根系及湿地底泥中富集了大量生物菌群，包括细菌、真菌等。
这些微生物通过降解废水中的有机物，将其分解为氨、硝酸盐等无害物质。
同时，微生物的降解作用还能去除废水中的重金属等有害物质。
3. 物理过滤：通过湿地中植物的生长、水流的缓慢流动以及湿地底泥的吸附作用，废水中的颗粒物质、悬浮物、泥沙等可以被物理过滤和拦截，从而使水体变得清澈透明。
4. 湿地水体循环：湿地系统中通常设有进水口和出水口，通过调控水流的流速和流向，使废水在湿地中经过多次循环处理，增加了废水与湿地植物、微生物的接触次数，提高了废水的处理效果。
综上所述，人工湿地主要通过湿地植物和微生物的吸收、降解和过滤作用，以及水体循环来达到污水处理的目的。
在人工湿
地的处理过程中，污水的有机物、氨氮、硝酸盐等污染物可以得到有效去除，同时还能改善水体的氧气含量、悬浮物和泥沙的沉淀，使废水得到净化和自然恢复。
人工湿地污水处理知识讲解
系统介绍+案例借鉴 净化机理+出水水质 湿地规模+经济指标 总体布局+分区引导
1
人工湿地——漳河市政污水生态处理
1、系统介绍&案例借鉴
人工湿地：
与自然湿地相对应，人工湿地是有人工建造或改造的湿地。 自然湿地一般没有填充基质、安装排水喜用、改变流态或物理特性等人为调控措施。 不鼓励改造或直接利用自然湿地进行污水处理。 人工湿地作为污水处理设施，一般深度均一、形状规则，建设在污染源附近地势较高、原来不存在自然湿地的地方。
人工湿地处理系统的应用范围：
人工湿地已被广泛应用于处理城市暴雨径流、生活污水、工业废水、农业废水、农业排水和矿山酸性排水等。 在人工湿地污水处理系统中，为满足排水和回用要求，以人工湿地为主要处理单元，同时还需要结合预处理或后续 处理工艺对污水进行预处理和深度处理。
2
人工湿地——漳河市政污水生态处理
是潜流式湿地的另一种形式，污水由进水口一端沿水平 方向流动的过程中依次通过砂石、介质、植物根系，流向出 水口一端，以达到净化目的。
潜流型符合人工湿地主要包括设施、垂直流生态滤床、污泥 感化滤床及湿地湾，总面积约11预处理00m²。
对于传统污水处理厂，发展潜流型复合人工湿地治污技术可 以为社会节约大量资金，适于在我国广大的农村及偏远地区旅游 区推广，将产生极大的环境和生态效应 且该设施属于分散处理系 统，与自然界更加协调，并且位于旅游区，能够有助于增强游客 的环保意识，加强环保事业的公众参与度。
莲花岛临湖建成农家乐及旅游服务中心，接待能力为 4 000 ～5 000 人/d。农家乐及旅游服务中心运营后将产 生 20 ～30 m³/d 的生活污水。为了保护阳澄湖水质和生态环境，宜建设生态型污水 处理系统。
人工湿地系统设计
人工湿地系统设计人工湿地是一种模仿自然湿地生态系统的人工系统，通过适当设置投料流速和流程，利用湿地水体、底质及植物和微生物的共生作用来去除水体中的污染物。
常见的人工湿地系统包括人工湿地池和水生植被湿地系统等。
人工湿地设计的关键是考虑到水质和水量的处理需求以及湿地的适应性和可持续性。
下面将就人工湿地系统的设计分几个方面进行介绍。
一、人工湿地底材选择人工湿地底材选择是设计中的关键一环。
底材要求对水体有良好的透水性和附着性，常见的底材有砂砾、粘土、炭等。
砂砾底材透水性好，可以使水体通过并且加强去除污染物的效果；粘土底材可以用来修复水体中的缺氧环境，从而改善水体质量。
二、人工湿地水质处理方式人工湿地工程水质处理方式分为水平流、竖流和湿地滞流等几种方式。
水平流是通过湿地中的植物和底材层对水体进行净化；竖流则是通过人工湿地中设置的填料层来进行水质处理；湿地滞流主要依赖于水体从而进行水质处理。
三、植物选择植物是人工湿地中的核心组成部分，能起到净化水质、修复湿地环境和提供生态的作用。
在选择植物时应考虑其对污染物的吸附、吸收和降解能力，同时也要考虑其对环境的适应性和抗逆性。
四、湿地系统的布局和面积人工湿地系统的布局应根据不同的水体质量和水量需求进行设计，同时也要考虑到人工湿地系统中的自净效应，尽量保证水质从高污染到低污染的流向。
湿地面积的大小与水量和水质的关系密切相关，应根据实际情况进行计算。
五、湿地系统的运维管理综上所述，人工湿地系统设计主要涵盖底材选择、水质处理方式、植物选择、湿地系统的布局和面积、湿地系统的运维管理等方面。
只有综合考虑这些因素，才能设计出高效、可持续的人工湿地系统，提供清洁的水资源和良好的生态环境。
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1.概述 湿地系统的概念
滇池边的天然湿地
人工湿地的定义：
--人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的 湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生 态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合 来进行废水处理的。
滇池边的人工湿地
垂直流人工湿地表面布水系统
人工湿地发展史：
Free surface flow wetlands
（Ⅰ）自由水面人工湿地
➢ 优点：
--投资及运行费用低；建造、运行和维护简单
➢ 缺点：
相同处理效率，占地面积大于潜流湿地 冬季结冰；夏天会孳生蚊蝇，散发臭味 有传播病菌的可能
（Ⅱ）潜流型人工湿地
水平潜流人工湿地系统示意图
（Ⅱ）潜流型人工湿地
植物吸收及其收获而去除 有机基质的吸附和阳离子交换作用 氨的挥发 硝化－反硝化作用
--其中微生物的硝化－反硝化作用是脱氮的主要过程 --其中氧的供应和碳源数量与质量是限制性因子
（3）氮的去除
NH3
N2+N2O
[空气]
Org-N
NH4＋ NO2 -
[水体]
NO3-
NH4＋
NO3-
➢ 去除途径：
植物吸收和微生物富集作用 土壤胶体颗粒的吸附作用（离子交换） 与S2－形成硫化物沉淀
➢ 问题：
存在富集而饱和的问题 新增重金属离子对微生物种群的胁迫作用
（7）细菌的去除
➢ 去除途径：
基质层的沉降截留作用 植物根系的某些分泌物的灭活作用 光照杀菌
➢ 影响因素：
Some parameter for system
（a） Hydraulics
Hydraulic loading rate qi (HLR)
qi=Qi/A
(4.1)
where A = wetland top surface area(m2)
qi = HLR (md-1; often expressed as cm d-1) Qi= wastewater inflow rate (m3d-1)
垂直潜流人工湿地系统示意图
（Ⅱ）潜流型人工湿地
复合潜流人工湿地系统示意图
（Ⅱ）复合潜流型人工湿地
紧凑型复合潜流人工湿地系统示意图
（Ⅱ）潜流型人工湿地分析
➢ 优点：（与HFCWs相比）
✓ 充分运用湿地空间 ✓ 发挥系统协同作用 保温条件好；卫生条件好
➢ 缺点：（与HFCWs相比）
处理效果：
不仅对BOD和SS具有良好的处理效果，且与其它类型人工 湿地相比，其对氨氮的硝化也有很好的效率和效果
存在的主要问题
--表面堵塞而产生溢水现象
设计运行的关键问题
--水力负荷（HLR）和氧传递速率（OTR）
（Ⅱ）潜流型人工湿地
结论与展望： （1）垂直潜流人工湿地出水水质可达到：BOD＜
Ah h
(4.5)
（b） Water budget The dynamic overall water budget for a wetland is
dV Qi Qo QC Qb Qsm (P ET I ) A dt
where ET = evapotranspiration rate (m d-1) I = infiltration to groundwater (m d-1) P = precipitation rate (m d-1)
Q b = bank loss rate (m3d-1) Q c = catchment runoff rate (m3d-1) Q o = output wastewater flow rate (m3d-1) Q sm = snowmelt rate (m3d-1)
t = time (d) V = water storage in wetland (m3)
2.CWs去除污染物机理
人工湿地具有独特而复杂的净化机理， 利用基质—微生物—植物复合生态系统的物 理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、 吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物 分解来实现对废水的高效净化。同时，通过 营养物质和水分的生物地球化学循环，促进 绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源 化和无害化。
-- 投资费用高
处理效率高
Constructed Wetlands
➢ 垂直潜流人工湿地发展 垂直潜流人工湿地的分类： （1）第一代：间歇式（潮汐流） （2）第二代：连续式（连续流） 运用范围： --城市污水；农村污水；郊区独立住宅污 水；休闲娱乐污水；垃圾渗滤液
➢ 垂直潜流人工湿地发展回顾
（6）目前的研究重点是填料的选择和水力负荷的控制
d Wetlands
4、人工湿地的构造
人工湿地组成：
（1）防渗层； （2）基质层； （3）腐质层； （4）水层和湿地植物
（1）防渗层
作用：阻止污水向地下水体的渗透 可选用材料：
➢ 黏土 ➢ 高分子材料 ➢ 湿地底部的沉积污泥层可形成天然防渗层
水力负荷和水力停留时间
3、人工湿地的种类
人工湿地的分类
（Ⅰ）自由水面人工湿地
（Ⅱ）潜流型人工湿地
水平潜流 垂直流 复合流
（Ⅰ）自由水面人工湿地
自由水面人工湿地系统示意图
（Ⅰ）自由水面人工湿地
➢分类（优势水生植物种类）
自由表面 人工湿地
挺水植物系统 浮水植物系统 沉水植物系统
各类废水 N、P的去除 N、P的去除
（4）水生植物
➢ 作用： 提高湿地的处理效率 输氧，使床体形成好氧/缺氧/厌氧反应区 对有机物、营养物质进行分解和合成代谢 在冬季有保温作用，减缓处理效率的降低
➢组成：挺水植物；浮水植物；沉水植物
（4）水体植物
➢ 选择原则：
能适应当地生长的植物或天然湿地原存优势种 废水特性 多种植物混植或串连种植 采用综合利用价值高的作物，提高经济效益 景观效果好，美化环境，为野生动植物提
Operation and maintenance expenses (energy and supplies) are low
Operation and maintenance require only periodic, rather than continuous, on-site labour
图 人工湿地氮循环示意图
[土壤]
（4）磷的去除
➢ 人工湿地中磷的存在形式
存在形式 有机磷化物 不溶性磷酸盐 可溶性磷酸盐
说明 微生物和植物体内
主要存在形式 唯一可被微生物和利用
➢ 人工湿地中磷质量平衡方程
进水输入磷的总量(I) = 出水输出磷的量(E) + 作物吸收磷 的量(T)＋土壤截留磷的量(A)
➢ 20世纪70年代：
-- 探索人工湿地的建设与应用 ➢ 80年代以后：
-- 未把人工湿地作为处理主体，常与稳定塘系统 及天然土地处理系统联用。
➢ 90年代以后： -- 将人工湿地作为处理主体，积极探索其工艺参 数、运用范围和处理机理。
人工湿地处理系统的优点：
Constructed wetlands can be less expensive to build than other treatment options
（1）悬浮物（SS）的去除
➢ 去除区域：进口处5～10cm内完成
➢ 机理： 基质层的填料 植物的根、茎 腐殖层
“过滤、拦截”作用
结论：SS去除效率高低，取决于污水同植物与填料的接 触程度
（2）有机物的去除
➢ 降解主体： 兼性细菌；厌氧细菌；好氧细菌
（3）氮的去除
➢ 去除途径：
4.3. Nominal detention time
The volumetric flow rate (Q), area (A) and depth (h) ,ε (porosity)
Wetland water volume (V): (4.4)
V=Ahε
Nominal detention time (τ):
They can be built to fit harmoniously into the landscape
They provide numerous benefits in addition to water quality improvement, such as an environmentally sensitive approach that is viewed with favor by the general public
湿地植物
（5）水层
作用：
➢ 提供污染物降解的场所 ➢ 提供水生动物和水禽类的栖息场所
Constructed Wetlands
5.人工湿地的设计与计算
（1）湿地处理系统的设计
➢ 主要设计参数 水力停留时间与水力负荷 布水周期和投配时间 有机负荷和氮负荷 所需土地面积 长宽比和底坡 填料种类、渗透性和渗透速率 植物的选择
供良好的生境
系统 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12
湿地植物
下行池 ( I ) 芦苇 Phragmites communis 茭白 Zizania latifolia 荻 Miscanthus sacchariflorus 藨草 Scirpus triqueter 菰 Zizania caduciflora (对照) 宽叶香蒲 Typha latifolia 水烛香蒲 Typha angustifolia 风车草 Cyperus alternifolius 薏苡 Coix lacryma-jobi 光头稗 Echinochloa colonum 稗 Echinochloa crusgalli