人工湿地处理污水节能技术Word

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　　人工湿地处理生活污水节能技术黄河三角洲(山东)

　　人工湿地处理生活污 1 我国污水处理现状 水节能技术2Click to add title in here

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　　我国污水处理现状传统污水处理工艺简述

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　　人工湿地处理污水

　　4 人工湿地处理农村生活污水工程实例 5人工湿地处理生活污水优缺点分析

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　　1、我国污水处理现状 截至2010 年6 月底，全国城镇累计建成城镇污 水处理厂2389 座，污水处理能力达到1. 15 亿 立方米/日。全国正在建设的城镇污水处理项目 达1929 个，总设计能力约4900 万立方米/日。 2003 年中国投入废水处理费用仅为87.4 亿元 ，到2008 年该投资项已增加至257.4亿元。按 目前发展趋势，到2030 年每年处理污水费用将 高达1000 亿，若能降低10%电耗，就将有100 亿元的节能空间。

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　　据统计，我国生活污水排放量占全国废水排 放总量的53.8%,近些年来呈继续上升趋势。 由于受我国目前对污水处理能力的限制，城 镇生活污水处理率仅达25.8%。大量废水未 经处理直接排入天然水体。生活综合污水的 处理仍是重点也是难点。

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　　2、传统污水处理工艺简述污水的处理过程是将污水中污染物 分解或与水分离，使其转化成无害和稳 定物质，从而达到净化的目的。 这些方法可按作用原理分为物理法、 化学法、生化法。

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　　物理法适用于分离悬 浮于水的不溶物，包 括沉淀法、过滤法、 离心分离法、气浮法、 蒸发结晶法、反渗透 法等。涉及的单元装 置为调节池、格栅、 筛网、沉砂池、沉淀 池、离心机、隔油池、 滤池、磁分离器、气 浮池等。

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　　化学法一般涉及化学反应，或将污水中污染 物分离回收，或使污染物变为无害，包括混 凝法、中和法、化学沉淀法、氧化还原法、 电渗析法。化学法涉及的单元装置为中和池、 氧化还原池等。 生化法是通过微生物的新陈代谢作用，将废水 中有机物的一部分转化为微生物的细胞物质， 另一部分转化为比较稳定的化学物质，包括活 性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法等，涉 及的核心单元装置主要为曝气系统。

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　　生活污水中污染物浓度低，易处理，工业废水污染物 成分复杂，单采用一种处理方法难以完全净化，需要 多种方法结合才能达到处理要求。 常见的A2/O(Anaerobic-Anoxic-Oxic厌氧-缺氧-好氧工艺) 法处理工业废水，工艺流程如图5 所示，对于通过排水系 统来的污水，先利用物理法，采用格栅去除大体积杂质， 再利用生化法进行处理。

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　　从污水处理厂设计与工艺看，由于受污水量、

　　处理费用、设备处 理能力等多种因素的限制，目前无论是世界发达国家还是我国， 处理效果一般达不到二级出水指标。

　　经处理后的出水氮磷 等营养物质的去除率 较低，排入水体后仍 将引起“富营养化” 等环境问题。 如要用于水产养殖或 更高要求的回用则必 须进行深度净化处理。

　　目前使用的传统污水处理方法存 在投资大、运行成本高、反应时 间长、占地面积大、能耗高等诸 多问题，对于中小型企业的废水 处理，这些问题则愈加突出，厂 家若因建立污水处理设施，则投 资过高，可能采取直排或偷排， 给环境造成更大危害。因此开展 新型、高效、节能、低成本工业 废水处理技术的研究显得重要而 迫切。。

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　　3、人工湿地处理污水昆明市体育城人工湿地污水处理景观工程

　　建设时间：2008 年10 月 工程工艺：氧化塘+表面流+水平潜流 污水类型：污水处理厂废水 处理能力：2000m3/d 占地面积：4000m2

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　　(1)人工湿地定义 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 。美国Hammer博士将其定义为“为了人类的利用和 利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质 、挺水植物与沉水植物、动物和水体组成的复合体” 。

　　上行垂直潜流湿地里的菖蒲

　　用于曝气的跌水系统

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　　(2)、人工湿地的组成 ①各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石； ②在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇； ③水体(在基质表面下或表面上流动的水); ④好氧或者厌氧微生物种群； ⑤无脊椎或脊椎动物。其中微生物、水生植物以 及基质是人工湿地的主要组成部分，也是影响污 染物去除率的重要因素。

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　　(3)、人工湿地的类型按照工程设计和水体流态的差异，人工湿地污水 处理系统可以分为表面流湿地、水平流湿地和垂 直流湿地3种主要类型。各类型在运行、控制等 方面的诸多特征存在着一定的差异。

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　　三种类型人工湿地对比表面流人工湿 地 水面暴露于大气， 污水在人工湿地基 质表面漫流，水位 较浅，为0.10.6m。表面流 湿地不需要砂砾等 物质作填料，造价 较低、操作费用较 低，但水力负荷较 低、占地面积大， 其处理能力较低， 对氨氮的去除率偏 低。

　　水平流人工 湿地污水由一端进入，经过配 水系统(一般由卵石构成) 均匀进入基质层，基质层 一般由土壤和砾石构成。 表层土壤上栽种耐水植物， 通常是芦苇，这些植物有 发达的根系，可以深入到 表土以下0.6~0.7 m的基质层中。对BOD、 COD

　　等有机物和重金属 等去除效果好。保温性好、 处理效果受气候影响小、 卫生条件好的特点。这也 是目前研究最为广泛的一 种人工湿地系统。

　　垂直流人 工湿地

　　污水水流方向和床 区垂直，其水流综 合了前两者的特点。 污水被投配到床区 表面后，淹没整个 表面，随后逐步垂 直渗流到底部，由 底部的集水系统收 集后排放。但其建 造要求较高，至今 尚未广泛使用。

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　　(4)、人工湿地的污染物去除机理1.人工湿地对悬浮物的去除主要是通过物理过程进行，如沉淀和过滤作用。 2.人工湿地对一部分有机物的去除是通过植物的吸收作用，但不是最主要的；微生物 生长和基质形成的生物膜对污水有机物的降解才起主要作用。根据生物膜溶解氧浓度的 不同，分为好氧、缺氧和厌氧进行降解。 3.人工湿地对氮的去除主要是通过基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、植物的吸收和微 生物的硝化、反硝化作用来实现。

　　去 除 机 理

　　4.人工湿地对磷的去除作用包括基质的吸收和过滤、植物吸收、微生物去除 及物理化学作用。5.人工湿地对金属离子的去除途径主要有植物的吸收、生物富集作用、基质的吸附 沉淀作用和硫化物沉淀作用。

　　6.人工湿地对病原体的驱逐主要靠植物根系分泌物对病原体的灭活作用、 基质层的沉淀和过滤作用以及紫外线的照射作用。7.人工湿地对难降解有机物的去除主要靠水生植物的代谢作用和直接吸收，此外还与 湿地中存在的种类繁多、数量巨大的微生物群落有关。

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　　人工湿地净化废水的原理物理作用过滤和沉淀-能除去含有C、N、P的有机 及无机颗粒物和悬浮固体

　　微生物作用氧化-还原反应 吸收降解

　　化学作用吸附和絮凝-可溶性的有机化合物 -阴离子( PO43- )和阳离子 (重金属阳离子)

　　植物作用气体运输作用 植物吸收

　　挥发作用-挥发性有机物(VOC)

　　根系有利于微生物繁殖

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　　(5)、人工湿地处理污水 工艺1.预处理系统 在实际工程中， 预处理系统属于污水进入人工湿地 污水处理系统前的物理处理工艺，一般包括拦污格栅、 缓冲池、沉沙池及快速渗滤池等。实际工程中，往往结 合相关工艺进行，如缓冲池结合沉沙池建造。2. 前处理系统 前处理系统是指人工湿地污水处理工程的前端(或 称前段)处理工艺，其主要作用是通过生物降解，降低 污染负荷、分解大颗粒污染分子，将复杂的有机物转化 为简单的无机物等。常见的前处理工艺包括生物塘、水 解酸化池、接触氧化池等。

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　　(5)、人工湿地处理污水 工艺3. 人工湿地

　　污水处理主体工艺 此处所说的主体处理工艺即表面流人工湿地、垂直 潜流人工湿地及水平潜流人工湿地3 种工艺类型。一般 主处理工艺所占面积约为整个工程面积的60%~70%左 右，所以称为主体处理工艺。4.后处理 人工湿地系统的后处理工艺， 也叫末端处理工艺，通 常起到杀菌消毒、强化出水水质、改善景观效果等的作 用。 常用的工艺主要包括表流湿地和好氧生物塘(水景塘) 造景、沙滤池过滤、紫外线消毒或配药消毒等。

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　　工艺流程简图

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　　4、人工湿地处理农村生活污水工程实例采用垂直流人工湿地工艺对河北省承德市某农村生活污水进行处理, 运行 结果表明: 在冬季采用保温措施,处理农村生活污水取得了较好处理效果。

　　1. 1 设计水质、水量工程设计处理水量70m3 / d,

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　　1. 2 污水处理工艺 污水处理工程总占地面积0. 15 hm2, 采用人工湿地为核心的污水处理 工艺, 其污水处理系统工艺流程见图1。

　　经化粪池处理后的生活污水经污水收集管网进入污水处理系统。首先进 入格栅池, 格栅可以去除大的悬浮物和漂浮物。然后进入调节池调节水 质水量, 调节池有效容积40 m3。出水进入沉淀池, 进一步去除污水中的 颗粒物。沉淀池出水经人工湿地处理后消毒外排。

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　　2.1 床体结构 该垂直流人工湿地有效面积1 028m2, 总长为43. 2m, 总宽为23. 8 m。 床体由2 个相同的床体并列组成, 每个单元514m2。床体中最底层为排水 层, 厚度0. 20m, 由平均粒径约30 mm的均匀砾石铺设。依次向上是粗沙 和细沙, 其粒径由20mm渐变至10mm, 沙层平均深度为1m。沙层上部铺 设了0. 30m左右的草炭土, 可起到冬季保温的作用。保温层上铺设了0. 20 m左右的营养土, 主要种植植物为芦苇, 种植密度20株/m2。 2. 2 布水方式 该工程考虑到冬季保温, 采用穿孔管布水系统, 设置2层布水管, 其中1 层布水管网位于保温层之下, 采用阀门控制使每层布水管网分别独立 工作, 冬季霜冻期使用保温层以下的布水管网, 其余非霜冻期使用上 层布水管网。

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　　2. 3 保温措施 该人工湿地系统在沙层上部铺设了0. 30 m左右的草炭土。同时在冬 季运行中, 收割湿地植物后采用芦苇秸秆或当地的玉米秸秆覆盖, 加 强保温措施。

　　2. 4 防渗措施 为防止因渗漏而造成对地下水的污染, 在平整基础时尽 量不破坏原土层。湿地底部及四周应做好防渗处理, 湿地防 渗膜采用厚度为1. 0mm的复合土工膜, 膜上下各敷设50mm 细河沙防止破坏防渗材料。

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　　3 处理效果与分析 该工程2010年9月底建成并进行调试, 通过对人工湿地半年来进出水 监测数据分析

　　, 可以看出经处理后的生活污水满足GB 8976- 1996 《污水综合排放标准》一级标准要求。出水CODC r、 NH4+ - N和 TP分别达到79 ~ 132、10 ~ 18、 0. 38 ~ 0. 52 mg /L 4 效益分析 该工程运行后, 具有良好的环境效益, 可减少CODC r排放量约4. 8 t /年, 减 少铵态氮排放量约0. 36 t/年, 减少磷排放量约0. 06 t/年, 大大减轻了水体 污染。同时也改变了村内污水随意排放的现象, 大大改善了农村的生活环 境。该废水处理工程总投资80万元, 年运行费用为0. 25万元, 废水实际处 理费用为0. 10元/ t。因此采用人工湿地处理农村生活污水, 经济可行。

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　　不足1)受气候条件限制较大 北方，冬季气温低，处理效果下降。 2)占地面积相对较大 人工湿地污水处理系统需要较大的占地面积，一般认为约为传统污水处理厂的 2~3倍。 3)容易产生淤积、饱和现象 如果维护不当，便很容易产生淤积、阻塞现象，使水力传导性、湿地处理效果和 运行寿命降低；随着污水处理过程的不断运行，数年内基质的吸附能力通常会趋 于饱和，也会影响湿地的处理效果。 4)见效慢当达到其最优效率时，需2~3个生长周期，所以建成几年后才能完全稳 定地运行。

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　　人工湿地与传统系统的比较人工湿地 特 点 比 较建造费用 使用和维修费用 占地面积大 使用微生物 使用植物 土壤 输入能量少 $3,664,00 $45,000/年 兼性氧化塘和人工湿地 $4,112,000 $152,000/年 带硝化功能的传统活性污泥法 的二级水处理厂 使用化学药品 钢筋混凝土结构

　　传统系统能耗高

　　备注

　　废水=1MGD/3786(m3/D)27

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　　L/O/G/O

　　谢谢大家!