人工湿地设计PPT

人工湿地设计

人工湿地设计

主讲：萧 相 如 2009.08

人工湿地设计

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湿地概述湿地是地球上一种重要的生态系统。它处于陆地 生态系统(如森林和草地)与水生生态系统(如深水 湖和海洋)之间。湿地是陆生生态系统和水生生态系 统之间的过渡带。人工湿地是一种为了达到环保处理效果，模仿自 然湿地而人工设计的复杂的具有渗透性能的地层生态 结构，包括有浮现性、浸没式植物、动物和水体等不 同的组成部分。 人工湿地分为表面流湿地、潜流湿 地、垂直流湿地三大类，是一个独特的 土壤、植物、微生物综合生态系统。

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湿地构成绝大多数人工湿地由五部分构成： ①基质，具有透水性，如土壤、砂、砾石； ②水体(在基质表面上或下流动的水); ③植物，适于在饱和水和厌氧基质中生长，如 芦苇； ④无脊椎或脊椎动物； ⑤好氧或厌氧微生物种群。

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人工湿地系统人工湿地污水处理系统由预处理单元和 人工湿地单元组成。通过合理设计可将BOD5、 SS、营养盐、原生动物、金属离子和其他物 质处理达到二级和高级处理水平。 预处理主要去除粗颗粒和降低有机负荷。 构筑物包括双层沉淀池、化粪池、稳定塘或 初沉池。 人工湿地中的流态采用推流式、回流式、阶 梯进水或综合式。

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净化废水的机理人工湿地是由基质、水体、植物、动物和微生物组成的生态系统。生活在土壤中的微生物(细菌

和真菌)在有机物的去除中起主要作用，湿地植物的根系将氧气带入周围的土壤，但远离根部的 环境处于厌氧，形成处理环境的变化带，这就加 强了人工湿地去除复杂污染物的能力。大部分有 机物的去除是靠土壤中的微生物，但某些污染物

如重金属、硫、磷等依赖于土壤和植物的作用。

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通俗地说，人工湿地对废水的处理综合了物 理、化学、生物的三种作用。实地系统成熟后， 填料表面和植物根系将因大量微生物的生长而形 成生物膜。废水流经生物膜时，大量SS被填料和 植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的 吸收、同化及异化作用而被去除。湿地系统中因 植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依 次出现好氧、缺氧、厌氧状态，通过硝化、反硝 化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割 栽种植物将污染物最终除去。

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人工湿地工程设计天然湿地通常是脆弱的生态系统，污染物会使其不堪重负， 我们设计时应根据废水处理的目的来建造湿地。这些系统被称为 人工湿地或芦苇床。 三个组成部分：植物、微生物、基质。 耐水的植物扎根于土壤或砂砾基质，系统浸满着水，基质支 持着植物，而植物的根则为各种微生物提供了家园。 人工

湿地有很好的耐冲击负荷能力，缺点是需要大量的土地。人工湿地一般适用于小城镇、乡村废水的二级处理。 人工湿地的预期寿命问题至今尚未解决，系统以最佳速率 去除污染物的寿命究竟能持续多长时间，还是一个“老大难”!

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工程设计步骤1.选址 考察地质、地貌、水文、自然资源、人文资源、有关法 律及公众意见。应因地制宜，尽量选择有一定自然坡度的洼 地或经济价值不高的荒地，一方面减少土石方工程、利于排 水、降低投资，另一方面防止对周围环境产生影响。 2. 确定系统组合形式。根据场地特征、处理要求和所处理 污水的性质来确定单一式、并联式、串联式、综合式。 3.确定水力负荷。根据设计规程或经验而定。 4.选择植物 根据湿地植物的耐污性能、抗寒能力、生长能力、根系 的发达程度以及经济价值和美观等因素确定。一般有芦苇、 席草、大米草、水葫芦、水花生等，最为常用的是芦苇，插 植密度为1~3株/㎡。 5.计算表面积As=Q/a As-表面积；Q-进水量；a-水力负 荷。

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6.确定长宽比 (1)表面流湿地：长宽比10:1,根据地形，底坡降0~1%。 (2)潜流湿地：根据达西定律Q=Ks×A×S S-水力坡度； A-湿地床横截面积；Ks-潜流渗透系数。 7. 结构设计。 (1)进水系统的布置：湿地床的进水系统应保证配水均匀性， 一般采用多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比湿地床高出 0.5m。湿地的出水系统一般根据水位调节的要求，出水区的末 端砾石填料层的底部设置穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制 阀门以调节床内的水位。 (2)填料：湿地床由三层组成 表层土层、中层砾石、下层小 豆石。表面土钙含量在2~2.5kg/100kg;砾石层粒径在5~ 50mm,铺设厚度为0.4~0.7m。 (3)潜流式湿地床水位控制：接纳最大设计流量时，进水端 不能出现填料床面的淹没现象，有利于植物生长，床中水面浸 没植物根系的深度均匀。

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功 能人工湿地是利用与自然生态系统相似的物理、 化学、生物的三重协同作用来实现对污水的净化技术。物理作用 过滤和沉淀 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 植物作用 气体运输作用 植物吸收 根系有利于微生物 繁殖 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) 挥发作用 挥发性有机物(VOC)

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人工湿地工艺流程设计

人工湿地组合形式设计

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设计要点及技术参数在设计湿地系统时.基质是植物的载体，是微生物生长 介质，它将湿地中发生的所有处理过程连成一个整体，通过 沉淀、过滤和吸附等作用去

除污染物。设计基质的配置，主 要考虑基质的种类、粒径、深度及除磷效果。 矿渣、粉煤灰对磷去除效果好。基质中游离氧化铁、氧 化铝和胶体氧化铁、氧化铝含量越高，其固定形成的磷酸铁 盐和磷酸铝盐数量越多，基质净化磷素的能力越强。煤灰渣基质对有机污染物的处理效果较好。COD和BOD 的 去除率分别达71~88%和80~89%。设计时应根据污水所含 污染物配置合适的基质。 进、出水区的基质，一般采用粒径60~100mill的砾石， 分布于整个床宽。处理区常选用粒径为8~16 mm 基质，水力 传导性好，适宜植物生长，处理效果好。 潜流湿地的基质厚度约60 cm左右。

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人工湿地的构造与工程参数是人工湿地工艺设计的核心， 包括水力学特性、湿地床构型和配套设施的构筑三方面。水力 学特性包括水力停留时间、水力负荷；湿地床构型设计包括水 力坡度、湿地床的长宽比和水位控制；配套设施的构筑包括进 出水装置、隔板装置和防渗设施。

设计中实际水力停留时间采用理论值的4O~80% 。 水力坡度：表面流人工湿地采用0.5% 或更小,潜流人工湿地采 用0.5~2%。