污染控制课程人工湿地.pptx

人工湿地在水环境保护 及水污染控制中的应用 楼菊青 Research on Constructed Wetlands 1. 概述2. 人工湿地的类型3. 人工湿地去除污染物机理4. 人工湿地的应用实例 人工湿地污水处理技术 1.概 述 Research on Constructed Wetlands 1.概 述 人工湿地的描述： --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。 相关学科： 土壤学 植物学 微生物学 生态学 工程学 1.概 述 技术发展史： 20世纪70年代： -- 探索人工湿地的建设与应用 80年代以后： 90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。 -- 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。 1.概 述 人工湿地组成： （1）防渗层 （2）基质层 （3）腐质层 （4）湿地植物 （5）水体层 2.人工湿地的类型 Research on Constructed Wetlands 2. 人工湿地的类型 3.CWs去除污染物机理 Research on Constructed Wetlands 3.CWs去除污染物机理 总体描述 --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。 3.CWs去除污染物机理 （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 “过滤、拦截”作用 3.CWs去除污染物机理 （2）有机物的去除 降解主体：兼性细菌；厌氧细菌；好氧细菌 机理： 细菌 植物的根系 3.CWs去除污染物机理 （3）氮的去除 去除途径： 植物吸收及其收获而去除 氨的挥发 硝化－反硝化作用 基质的吸附和阳离子交换作用 --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.CWs去除污染物机理 人工湿地氮循环示意图 [空气] [水体] [土壤] 流入量－流出量－植物吸收量＋植物分泌量＋植物释放量－微生物转化量＋微生物吸收量＋微生物释放量＋固氮量－吸附量＋解附量＋氨氮挥发量＋大气沉降量 3. CWs去除污染物机理 （4）磷的去除 存 在 形 式 说 明 有机磷化物 微生物和植物体内 不溶性磷酸盐 主要存在形式 可溶性磷酸盐 唯一可被微生物利用 人工湿地中磷的存在形式 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) 一般研究认为：E : T : A ＝ 13：17：70 3.CWs去除污染物机理 （4）磷的去除 去除途径： 生物除磷（次要途径） 物化除磷（主要途径） “累积而饱和” 3.CWs去除污染物机理 （4）磷的去除 除磷填料最近研究进展： 矿物填料： 方解石；页岩；赭石；风钢渣等 饮用水处理剩余物： 新问题：出水pH上升；有其它物质溶出 --出水pH稳定；无其它物质溶出；符合循环经济的观点 3.CWs去除污染物机理 （5）难降解有机物的去除 去除途径： --土壤中微生物种类比污水处理构筑物中多得多 微生物的降解作用： 微生物群落与植物群落的协同作用 --有研究发现：芦苇可直接吸收一些难降解的有机物 3.CWs去除污染物机理 （6）金属离子的去除 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 3.CWs去除污染物机理 （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 影响因素： 水力负荷和水力停留时间 4.人工湿地的应用实例 Research on Constructed Wetlands 4.人工湿地的应用实例 （1）生活污水处理 美国密歇根州的Vermontville村： 植物：香蒲 设计流量：380m3/d；服务期限：20年（已运行25年） 工艺流程图： 4.人工湿地的应用实例 （1）生活污水处理 美国密歇根州Vermontville： 出水水质可达到