人工湿地除污机理和对河水净化案例分析Word

　　人工湿地除污机理和对河水净化案例分析

　　人工湿地处理污水技术及应用

　　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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　　人工湿地除污机理和对河水净化案例分析

　　1 人工湿地简介2 人工湿地除污机理和除污系统功能

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　　人工湿地处理污水工艺人工湿地构建与运行中存在的问题 人工湿地对泉河水质净化处理的应用

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　　(1)人工湿地定义 人工湿地系指“人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一 定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化 学、生物三重协同作用使污水得到净化”的一种工程构造体。而天然湿 地系指有高等生物(包括动植物及微生物)的水环境，包括沼泽、浅水 湖泊、自然河道、水域湖滨带、农田、滨水公园等。

　　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 人工湿地污水处理系统是一套复杂的、完善的生物 净化处理系统，其主要组成要件有3 个，分别是植 物、微生物及微型生物、基质。 在实际运行中，人工湿地系统的水质净化功能并不 仅仅是基质、植物、微生物各自净化功能简单加合 的结果。 人工湿地的本质之一就是将基质、植物、微生物以 合适的构型和配比组合在一起并形成人工生态系统 ，从而发挥出“1+1+13”的系统效应，达成高效 持续的净化效果。

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　　(3)、人工湿地的类型按照人工湿地工程工艺组合方式，可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂 直潜流人工湿地以及复合型人工湿地。 复合型人工湿地系指，将不同类型的人工湿地工艺，根据场地、气候环境、水质参 数及达标要求等客观条件进行系统、优化组合，使其达到最优的净化和处理效果， 其所设计和建造出来的人工湿地即复合型人工湿地。复合型人工湿地是人工湿地建 设的常态化工艺组合。

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　　2、人工湿地除污机理和除污系统的功能2.1 人工湿地除污机理2.1.1 悬浮污染物去除机理 悬浮污染物在人工湿地中去除的基本机理是拦截、吸附、絮 凝和胶体颗粒的沉淀。大量植物根系和饱和状态的基质, 使悬 浮污染物通过在基质和根区表面的重力沉淀、截留和吸附等 作用被分离去除。 2.1.2 溶解污染物去除机理 污水中的溶解污染物是通过植物根系的吸收和吸附以及植物根 际周围和土壤基质中微生物的分解代谢作用最终被降解去除。 根际微生物和根际分泌物在其中起到了重要的作用。根际微生 物不仅能够降解吸收污染物质, 而且其分泌的酶类也能够降解 污染物质。而根际分泌物不仅能为根际微生物提供能源,提高 微生物对污染物的降解

　　效率, 而且其分泌的酶类对污染物也有 直接降解作用。

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　　2.1.3 氮去除机理水中氮的去除转化包括很多过程, 其中一 部分氮可以被湿地中的植物吸收通过收割得以去除。另外, 基质也可通过一些物理和化学的途径去除污水中一部分氮。 但是氮主要还是在微生物作用下通过硝化、反硝化反应来 去除的。植物根际复氧效率对处理效果有很大影响。有实 验表明水面以下的植物部分以及附着其上和池壁上的藻类、 微型植物通过光合作用产生的氧直接释放到水体能明显引 起氧增, 而水面以上植物部分光合作用向根部水体输氧的 作用并不明显。

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　　2.1.4 磷去除机理 磷的去除有很多途径: 污水中一部分磷可被植物直 接吸收, 通过收割得以去除; 一部分磷被基质通过吸附 或离子交换作用去除; 一部分磷作为微生物正常代谢所 需要物质被磷细菌转化成溶解性无机磷, 有利于植 物吸收; 还有一部分磷被聚磷菌过量聚磷作用去除。

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　　2.1.5 对重金属的去除机理 湿地中金属的去除机理包括离子交换、与湿地中的基质螯合,或 转化为不溶性物质沉淀, 主要过程包括不溶性重金属随悬浮颗粒 沉淀、溶解性重金属与基质和沉积物的离子交换和络合作用、 溶解性重金属以难溶性化合物的形式沉淀或者植物对溶解性重 金属的吸收作用。 湿地中的植物在修复金属污染的过程中有着重要的作用, 包括植 物本身的作用以及植物根际分泌物的作用。植物本身作用包括 三种类型: 植物稳定、植物挥发和植物吸收。而根际分泌物在重 金属污染的修复中的作用包括活化重金属元素, 使其转化为植物 可吸收态; 改变金属的化学性质, 从而改变其生物有效性和生物 毒性; 和重金属形成稳定的螯合体, 起到固定和钝化作用, 进而降 低其危害性。。

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　　2.2 人工湿地污水处理系统的功能

　　人工湿地污水处理系统主要由植物、微生物、基质、 水体及动物组成, 各组成成分分别起着不同的作用 , 并且 相互协同, 使得整个湿地生态系统平衡运转 , 发挥良好的 净化功能。

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　　植物植物是人工湿地的重要组成部分。植 物包括挺水植物、浮水植物、浮叶植物和 沉水植物等。人工湿地净化污水过程中, 植物的作用可以归纳为3个重要的方面: ① 回收利用污水中可利用态的营养物质, 吸 附、富集重金属和一些有毒有害物质; ② 为根区好氧微生物输送氧气; ③增强和维 持介质的水力传输。 不同的植物类型对不同的污染物质具

　　有一定的针对性。对氮磷去除效果较好的湿地植物，如茭白、芦苇、水烛、灯心草 。对重金属有较好的去除作用的

　　植物是： 宽叶香蒲，且对Pb、Zn、Cd 等重金属有较

　　好的去除作用。

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　　微生物微生物系指植物根系周围的区系微生物、基质表面生物膜及周边的微生物 ，包括细菌、原生动物、次生动物、浮游植物、浮游动物等。 人工湿地中微生物是净化污水的“主力军”。其数量在一定程度上可反映 人工湿地净化污水的能力。它们把有机质作为丰富的能源，将其转化为营养物 质和能量。 人工湿地系统中的微生物主要去除污水中的有机质和N,某些难降解的有 机物质和有毒物质需要运用微生物的诱发变异特性，培育驯化适宜吸收和消化 这些有机物质和有毒物质的优势细菌，进行降解。

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　　人工湿地中的优势菌种有假单胞杆菌属Pseudomonas、产

　　碱杆菌属Alcaligens 和黄杆菌属Flavobacterium ,均为生长快速的微生物，其体内含有降解质粒，是分解有机物的主 体微生物种群。

　　假单胞杆菌属

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　　基质基质系指人工湿地池床中填充的沙砾、碎石或土壤，主要起到支撑高等植物生 长，基质表面附着微生物形成生物膜的作用，是人工湿地净化污水的主要部件之一。 基质, 又称填料, 是人为设计的由不同大小的砾、沙、土颗粒等按一定厚度铺 成的供植物生长、微生物附着的床体。基质是污水处理的主要场所,也是微生物的主 要载体，同时又可以为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质，当这些营养物 质通过污水流经人工湿地时,基质通过一些物理、化学途径(如吸附、吸收、过滤、沉 淀、络合反应和离子交换等) 来去除污水中的SS、N、P等营养物质。 自由表面流系统多以土壤为基质, 潜流与垂直流系统则根据不同的特征污染物 选择不同的基质, 并须考虑便宜、易于取材等因素。

　　石子

　　炉渣

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　　动物动物是作为人工湿地生态系统中必不可少的一部分, 其在食物链与 营养级的生态平衡中起到重要作用, 进而对人工湿地污水处理系统的稳定 性作出了重要贡献。目前, 关于人工湿地中动物参与污染物净化方面的研 究甚少, 有研究提到了蚯蚓(Drilonema) 能起到清洁垃圾的作用, 从而减 少了排泥次数。蚯蚓和沙蚕(Nereisdiversicolor) 对重金属有富集作用,

　　可以推测这些动物对污水中的重金属去除也能起一些作用。

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　　3、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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　　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。

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　　人工湿地主体工艺对比表面流人工湿 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。

　　水平潜流人 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。

　　垂直潜流 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.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