人工湿地处理污水节能技术课件

我国污水处理现状我国污水处理现状Click to add title in here 412人工湿地处理生活污水人工湿地处理生活污水节能技术节能技术人工湿地处理生活污水节能技术人工湿地处理生活污水节能技术黄河三角洲黄河三角洲(山东山东)我国污水处理现状Click to add title in 人工湿地处理生活污水优缺点分析人工湿地处理生活污水优缺点分析523241我国污水处理现状我国污水处理现状传统污水处理工艺简述传统污水处理工艺简述人工湿地处理污水人工湿地处理污水 人工湿地处理农村生活污水人工湿地处理农村生活污水工程实例工程实例人工湿地处理生活污水优缺点分析523241我国污水处理现状传1、我国污水处理现状、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。1、我国污水处理现状截至2010 年6 月底，全国城镇累计建据统计，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。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2、传统污水处理工艺简述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。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、这些方法可按作用原理分为物理法、化学法、生化法。化学法、生化法。2、传统污水处理工艺简述 污水的处理过程是将污物理法物理法适用于分离悬浮于水的不溶物，包括沉淀法、过滤法、沉淀法、过滤法、离心分离法、气浮法、离心分离法、气浮法、蒸发结晶法、反渗透蒸发结晶法、反渗透法法等。涉及的单元装置为调节池、格栅、调节池、格栅、筛网、沉砂池、沉淀筛网、沉砂池、沉淀池、离心机、隔油池、池、离心机、隔油池、滤池、磁分离器、气滤池、磁分离器、气浮池浮池等。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，包括混混凝法、中和法、化学沉淀法、氧化还原法、凝法、中和法、化学沉淀法、氧化还原法、电渗析法电渗析法。化学法涉及的单元装置为中和池、中和池、氧化还原池氧化还原池等。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，包括活活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法性污泥法、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曝气系统。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。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，单采从污水处理厂设计与工艺看，由于受从污水处理厂设计与工艺看，由于受污水量、处理费用、设备处污水量、处理费用、设备处理能力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，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处理效果一般达不到二级二级出水指标。出水指标。经处理后的出水经处理后的出水氮磷氮磷等等营养物质的营养物质的去除率去除率较低较低，排入水体后仍，排入水体后仍将引起将引起“富营养富营养化化”等环境问题。等环境问题。如要用于水产养殖或如要用于水产养殖或更高要求的回用则必更高要求的回用则必须进行须进行深度净化处理深度净化处理。目前使用的传统污水处理方法存目前使用的传统污水处理方法存在在投资大、运行成本高、反应时投资大、运行成本高、反应时间长、占地面积大、能耗高等间长、占地面积大、能耗高等诸诸多问题，对于中小型企业的废水多问题，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，则投家若因建立污水处理设施，则投资过高，可能采取资过高，可能采取直排或偷排直排或偷排，给环境造成更大危害。因此开展给环境造成更大危害。因此开展新型、高效、节能、低成本新型、高效、节能、低成本工业工业废水处理技术的研究显得重要而废水处理技术的研究显得重要而迫切。迫切。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3、人工湿地处理污水、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：建设时间：2008 年年10 月月 工程工艺：氧化塘工程工艺：氧化塘+表面流表面流+水平潜流水平潜流污水类型：污水处理厂废水污水类型：污水处理厂废水 处理能力：处理能力：2000m3/d 占地面积：占地面积：4000m23、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（1）人工湿地定义）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人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面。美国博士将其定义为“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、饱和基质、挺水植物与沉水植物、动物和水体组成的复合体挺水植物与沉水植物、动物和水体组成的复合体”。用于曝气的跌水系统用于曝气的跌水系统上行垂直潜流湿地里的菖蒲上行垂直潜流湿地里的菖蒲（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（2）、）、人工湿地的组成人工湿地的组成各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石；在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇；水体（在基质表面下或表面上流动的水）；好氧或者厌氧微生物种群；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。（2）、人工湿地的组成各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石；（3）、）、人工湿地的类型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、水平流湿地和垂表面流湿地、水平流湿地和垂直流湿地直流湿地种主要类型。各类型在运行、控制等方面的诸多特征存在着一定的差异。（3）、人工湿地的类型按照工程设计和水体流态的差异，人工湿地三种类型人工湿地对比三种类型人工湿地对比水面暴露于大气，污水在人工湿地基质表面漫流，水位较浅，为-。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。表面流人工湿表面流人工湿地地污水由一端进入，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的基质层中。对、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。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。水平流人工水平流人工湿地湿地垂直流人垂直流人工湿地工湿地三种类型人工湿地对比水面暴露于大气，污水在人工湿地基质表面漫（4）、人工湿地的污染物去除机理）、人工湿地的污染物去除机理去去除除机机理理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。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。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、缺氧和厌氧进行不同，分为好氧、缺氧和厌氧进行降解。降解。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。生物的硝化、反硝化作用来实现。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。淀作用和硫化物沉淀作用。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。及物理化学作用。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、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。基质层的沉淀和过滤作用以及紫外线的照射作用。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。湿地中存在的种类繁多、数量巨大的微生物群落有关。（4）、人工湿地的污染物去除机理去除机理人工湿地对悬浮物16物理作用物理作用过滤和沉淀过滤和沉淀能除去含有能除去含有C、N、P的有机的有机及无机颗粒物和悬浮固体及无机颗粒物和悬浮固体微生物作用微生物作用氧化还原反应氧化还原反应吸收降解吸收降解化学作用化学作用植物作用植物作用吸附和絮凝吸附和絮凝可溶性的有机化合物可溶性的有机化合物阴离子（阴离子（PO43-）和阳离子）和阳离子（重金属阳离子）（重金属阳离子）挥发作用挥发作用挥发性有机物挥发性有机物(VOC)气体运输作用气体运输作用植物吸收植物吸收根系有利于微生物繁殖根系有利于微生物繁殖人工湿地净化废水的原理人工湿地净化废水的原理16物理作用微生物作用化学作用植物作用吸附和絮凝气体运输作用（5）、人工湿地处理污水）、人工湿地处理污水 工艺工艺1.预处理系统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。（5）、人工湿地处理污水 工艺1.预处理系统2.前处理系统（5）、人工湿地处理污水）、人工湿地处理污水 工艺工艺3.人工湿地污水处理主体工艺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。（5）、人工湿地处理污水 工艺3.人工湿地污水处理主体工艺 工艺流程简图工艺流程简图 工艺流程简图4、人工湿地处理农村生活污水工程实例、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垂直流人工湿地工艺对河北省承德市某农村生活污水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、水量设计水质、水量工程设计处理水量70m3/d,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1.2 污水处理工艺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。1.2 污水处理工艺经化粪池处理后的生活污水经污水收集管网2.1 床体结构床体结构 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。2.1 床体结构2.2 布水方式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。2.3 保温措施2.4 防渗措施3处理效果与分析处理效果与分析 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/L4 效益分析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。处理效果与分析4 效益分析5、人工湿地处理生活污水优缺点分析、人工湿地处理生活污水优缺点分析优势优势）投资少，建设、运营成本低廉）投资少，建设、运营成本低廉国内外研究实践表明，人工湿地处理污水的建设和运营成本低廉，并且易于维护，其建设成本和运营成本约为传统污水处理厂成本的，经济效益显著。）污水处理系统组合的多样性、针对性）污水处理系统组合的多样性、针对性以石灰石作为基质可以有效地去除，而要去除、最好采用沸石与石灰石组合的基质。）处理污水的高效性）处理污水的高效性人工湿地使用纯生物技术进行水质净化，而污水处理厂则使用化学方法。因此，污水处理厂在处理过程中会产生大量富含有害化学成分的淤泥、废渣影响环境，而人工湿地则不存在二次污染。4）独特的绿化环境功能）独特的绿化环境功能人工湿地同自然湿地一样，由于栽种有大量的水生植物，所以对环境起到了绿化的作用。成规模的人工湿地不但可以迅速增加绿地面积、消除城市热岛效应，还能为人们提供一个优美的、新型的城市生态景观。5、人工湿地处理生活污水优缺点分析优势）污水处理系统组合不足不足）受气候条件限制较大）受气候条件限制较大北方，冬季气温低，处理效果下降。）占地面积相对较大）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倍。）容易产生淤积、饱和现象）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。）见效慢）见效慢当达到其最优效率时，需个生长周期，所以建成几年后才能完全稳定地运行。不足当达到其最优效率时，需个生长周期，所以建成几年后27人工湿地与传统系统的比较人工湿地与传统系统的比较人工湿地人工湿地传统系统传统系统特特点点比比较较占地面积大占地面积大能耗高能耗高使用微生物使用微生物使用植物使用植物使用化学药品使用化学药品土壤土壤钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构输入能量少输入能量少建造费用建造费用$3,664,00$4,112,000使用和维修费用使用和维修费用$45,000/年年$152,000/年年备注备注兼性氧化塘和人工湿地兼性氧化塘和人工湿地带硝化功能的传统活性污泥法带硝化功能的传统活性污泥法的二级水处理厂的二级水处理厂废水废水=1MGD/3786(m3/D)27人工湿地与传统系统的比较人工湿地传统系统特占地面积大能耗人工湿地与其他方法成本比较人工湿地与其他方法成本比较人工湿地与其他方法成本比较结论结论人工湿地作为一种天然的“污水处理厂”，其高效、简易、低耗的特点就显得意义重大。结论人工湿地作为一种天然的“污水处理厂”，其高效、简易、低耗L/O/G/O谢谢大家谢谢大家!谢谢大家!