第三章人工湿地与废水处理设计精要.ppt

第三章 人工湿地与废水处理设计 作为我们思考的结果，我们创造了世界。迄今为止，这世界产生的问题却使我们无法像创造世界那样容易解决。 ——阿尔伯特.爱因斯坦 主要内容 一、废水处理目标：常规处理方法及人工 湿地技术简述 二、人工湿地的功能和局限性 三、设计过程 四、设计新的处理设施 五、改造现有处理设施的设计 六、设计工业、采矿业和农业废水处理系统 七、暴雨径流和雨污合流处理系统的设计 八、人工湿地的经济学问题 一、废水处理目标：常规处理方法及 人工湿地技术简述 （一）环境卫生工程的发展史 古罗马城：下水道系统。 17世纪，一些有创新思想的德国人认识到，若将未处理的污水引入一个大的人工湖，水体的自然净化机制将会起作用。 原因：污水中的固体废弃物会在水流速度较缓慢的水塘中沉淀，从而出水清澈，一般没有气味。 19世纪后期，英德的工程师和保健专家开创环境卫生工程（土木工程的分支），意识到下水道系统和废水处理对保护公众健康的必要性。 一般程序：建立下水道系统收集废水，再采用沉淀池去除固体物，水再被排放到河流或海湾。 实践应用：效果显著。 原因：废水中需要处理的固体有机物含量不高。 未处理的生活污水的典型组成表 (Tchbanoglous,1993) 19世纪中叶，英国 生化需氧量（biochemical oxygen demand，BOD）：表示水中有机化合物等含量的一个综合指标，可反应水体污染的程度。指需氧微生物分解水中所含有机物为无机物或气体化时所需消耗的氧量。以毫克／升表示。 20世纪初，科学家开始研究废水中有机固体物和可溶性化合物分解和处理的自然过程。 20世纪70~80年代，大工程建设资助项目的建立带动了大型、复杂的废水处理系统的设计和建设。而节能、高效、低成本的应用技术未获得发展。 主流思想：无需考虑生物技术也能将废水处理好。 设计方法：固体絮凝沉淀，用高效的曝气设备尽可能快、多地在充满氧气的反应池中繁殖细菌，然后机械地进行残余污泥的脱水和浓缩，最终将它们堆在垃圾场或填入大海。 70年代末，微生物学家和生态学家通过对废水处理的本质过程的研究，认识到自然系统，如水塘、沼泽和草地的生态系统，具有许多优势和重要的功能特点，这些生态系统在废水处理系统中的应用具有很大的发展潜力。 自然系统的优势： 可以自我维护、自我调节和自我组织； 可利用太阳能或利用废水中存在于有机物内的化学能 其复合生态功能可以处理和降解有毒的有机化合物和含金属的难降解的有机化合物； 结构简单、容易建造，系统的运行和管理简单 随着研究逐渐深入，人工湿地还被用于改善饮用水源水质如利用人工湿地改善北京官厅水库水质，出水基本满足地面水Ⅲ类标准。目前，人工湿地还被广泛用于新兴领域，如利用人工湿地生态系统去除水体中的藻类效果显著，这说明人工湿地系统在污水深度处理或者在减少水体富营养化、抑制藻类疯长等方面都有其独特的作用。 二、人工湿地的功能和局限性 （一）功能 湿地是一种极有价值的生态系统类型，它具有各种生态系统的功能，是单位面积生态最高的陆地生态系统。人工湿地具有自然湿地生态系统同样的功能和效应。 环境效应：增加大气湿度；净化污水；减灾和保护濒危动植物；人工湿地植物多样性和景观效应；美化市容景观、衬托建筑、增加艺术效果的功能；调节区域气候。 经济效应：人工湿地的旅游环境和景观作用；人工湿地植物的药用价值；人工湿地植物的纤维作用。 （二）存在的问题及当前的解决措施 温度问题：低温会导致处理效果显著降低。 低温时生物活性下降和植物的死亡； 低温时表面流和竖流湿地的表面会结冰，阻碍了大气的复氧过程, 使生化水平降低,而且减少了有效水深, 缩短了停留时间,影响处理效果。 减小温度带来的影响可采取的措施： 在工艺上可采用潜流人工湿地：在该工艺中表层土以及植物的落叶可起一定的保温效果， 而且无表面结冰问题，因此受温度的影响较小。 可以采用适当的保温措施。 加强前处理单元, 以减轻湿地的处理负荷。 占地面积问题：人工湿地净化的机理与特点使其需要较大的占地面积, 约为传统污水处理的2～3倍左右。而当今，很多城市的土地资源非常宝贵， 这就为应用该技术带来了很大的障碍。 解决措施：由于自身处理过程的特殊性, 人工湿地技术在占地上的问题很难完全解决。但可以采取适当的措施以减少占用有效的土地资源。 选址时要考虑环境、经济效益综合最优化和规模化的因素, 如 可将工程选址在市郊区域，这样做还能减轻风沙等对市区的影响和破坏。 另外, 可采用组合工艺, 以提高效率, 减少占地面积。 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