湿地处理技术
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生态学中的人工湿地治理技术随着城市化进程的不断加快,水资源日益稀缺,水环境也遭受严重污染。
传统的水污染治理技术难以满足当下的需求,而人工湿地治理技术则因其生态友好、维护成本低等诸多优点而备受关注。
一、人工湿地原理人工湿地,顾名思义即人工构建的湿地,是一种自然的离心式处理系统,依靠多种生态过程来达到水污染的去除、修复、控制和治理的目的。
原理上来说,人工湿地与自然湿地具有相似的处理机理,即通过湿地植物和气相微生物的共同作用,将废水中铵态氮、硝态氮、有机氮、磷等营养物质和污染物转化为温和的糖、氨和碳酸盐。
二、人工湿地类型根据水的流向和处理方式的不同,人工湿地主要可分为水平流湿地、垂直流湿地和混合流湿地三种类型。
1、水平流湿地水平流湿地是一种典型的当地处理系统。
其特点是植物的根系处于一定水平面以下,水沿着整个湿地表面流动,营养物质则通过不同渗透介质在不同深度处、不同生态系(生态区)内不断发生转化、吸附和降解的生态过程中得到去除。
水平流湿地是最为普遍的人工湿地类型。
常见的植物有芦苇、沙茶菜、香蒲、菰蒲等不同适应性的湿地植物。
2、垂直流湿地垂直流湿地又称竹滩式湿地,是首先在国外兴起的湿地人工修复技术。
同水平式湿地最大的不同在于,水系经过水中层的过滤、吸收和降解,再从低位水口输送出去。
由于垂直式湿地的水流量比水平式的湿地低许多,故植物负荷得比低很多,那么也就会促进污染物的降解。
3、混合流湿地混合流湿地是个综合型湿地,以水平式为主,辅以垂直式湿地。
流速也比水平式湿地更快,相对成本也会相对较高。
混合流湿地的设计灵活够用理一番,也为湿地类别的进一步创新打下了基础。
三、人工湿地应用范畴人工湿地正确运用一定会得到目前性价比最高、最实用的纯养修复技术带来的水质净化效果。
1、农田污染治理在农田治理过程之中,包括化肥、农药等农村生产活动所带来的农村污染源。
人工湿地通过引进自然生态系统的原理化元素,同时在生湿地植物的参与下,净化含有高浓度氨氮、硝酸盐和其他有机沉淀物使之达到水体环保标准,适当增加农田渔业的收益。
污水处理中的湿地处理技术污水处理是保护环境和人类健康的重要环节。
湿地处理技术作为一种自然、高效的污水处理方法,在处理废水中起到了重要的作用。
本文将介绍湿地处理技术在污水处理中的原理、工艺及其优点。
一、湿地处理技术的原理湿地处理技术利用湿地植物和微生物的共生作用,通过植物吸收和转化污水中的有机物质和氮、磷等营养元素,同时微生物在根部和湿地介质中进行氧化分解,降解有机物质和去除污染物。
二、湿地处理技术的工艺湿地处理技术主要包括人工湿地和天然湿地两种类型。
1. 人工湿地人工湿地可分为自流湿地和人工抽水湿地。
自流湿地是将废水通过自然潜流的方式通过湿地,通过湿地植物的吸收和微生物的降解,达到污水处理的目的。
人工抽水湿地则是通过机械设备将废水提升至湿地顶部,然后通过自由渗流和植物吸收降解来净化水质。
2. 天然湿地天然湿地是指自然形成的湿地,如沼泽和湖泊。
这些湿地具有较大的面积和较多的湿地植物,能够有效地吸收和分解污水中的有机物质和营养元素。
通过保护和恢复天然湿地,可以有效地处理污水。
三、湿地处理技术的优点湿地处理技术具有以下优点:1. 自然环境友好:湿地处理技术利用植物和微生物的自然共生作用,不需要化学品和高能耗设备,对环境影响较小。
2. 处理效果好:湿地植物有较强的吸附能力,可以有效去除废水中的悬浮物和有机物质,达到一定的净化效果。
3. 经济可行性:相比传统的污水处理方法,湿地处理技术投资和运营成本较低,适用于一些经济条件较差的地区。
4. 生态功能显著:湿地作为自然生态系统的一部分,能够提供生态系统服务,如水资源调节、生物多样性保护等。
四、湿地处理技术的应用湿地处理技术广泛应用于城市污水处理、农田灌溉用水处理、工业废水处理等方面。
在城市污水处理中,湿地处理可以作为二级处理工艺,对废水中的有机物质和营养元素进行吸附和降解,提高废水的水质达标率。
在农田灌溉用水处理中,湿地处理可以去除废水中的重金属离子和有机污染物,减少对农田环境的污染。
生态治理常用技术要点及养护要求手册生态治理是指通过科学手段调整生态系统的结构和功能,保护和改善环境质量,实现可持续发展的一种管理方法。
生态治理常用技术主要有湿地修复技术、生态退化地改良技术、植被恢复技术、土地保育技术、水质净化技术等。
养护要求是指生态治理工程完成后的维护管理工作,以保障工程的长期稳定运行。
下面是对生态治理常用技术要点及养护要求的详细介绍。
一、湿地修复技术湿地修复技术是指对退化或受污染的湿地进行改造,恢复湿地的生态功能。
常用技术包括植物修复、人工湿地建设和湿地水处理等。
养护要求包括定期监测湿地水质、植被生长状况等,保持湿地的水体通畅,清理杂草和异物,避免人为破坏。
二、生态退化地改良技术生态退化地改良技术是指对土地生态环境质量较低的地区进行改造,提高土壤质量和植被覆盖率。
常用技术包括土壤改良、植被修复和水土保持等。
养护要求包括定期监测土壤质量、植被覆盖率等指标,及时补植和修复被破坏的植被,加强水土保持工程的维护。
三、植被恢复技术植被恢复技术是指通过植物的种植和管理,恢复土地植被,改善生态环境。
常用技术包括选用耐旱、抗逆植物进行种植,进行适时施肥和管理等。
养护要求包括定期疏伐和剪枝,保持植被的健康生长,及时治理病虫害,防止植被退化。
四、土地保育技术土地保育技术是指通过合理利用土地资源,保护土壤、水源和生态环境。
常用技术包括合理农田水利建设、植被覆盖保护等。
养护要求包括定期检查土壤质量和水源水质,采取措施防止土壤侵蚀和水源污染,加强防护林和植被覆盖的维护,严禁违法建设和破坏土地资源。
五、水质净化技术水质净化技术是指通过物理、化学和生物手段对水体进行净化,改善水质环境。
常用技术包括人工湿地净化、生态河道修复等。
养护要求包括定期监测水质指标,对水体进行适时清理和维护,保持水体的通畅和生态平衡。
综上所述,生态治理常用技术要点及养护要求是保证生态治理工程的有效实施和长期稳定运行的重要保障。
相关部门和单位在进行生态治理工作时,应根据具体情况选取合适的技术手段,并按照养护要求进行维护管理,以实现生态环境的保护和改善,促进可持续发展。
湿地保护与恢复技术湿地作为生态系统中不可或缺的一部分,具有重要的生态功能和价值。
然而,由于人类活动的不合理利用和环境污染等因素,越来越多的湿地正在遭受破坏和退化。
为了保护和恢复湿地,各国已经采取了各种技术手段。
本文将介绍几种湿地保护与恢复的常见技术,包括生态修复、湿地建设与管理以及水质净化等方面。
一、生态修复技术为了恢复湿地的生态功能,生态修复技术被广泛应用。
生态修复的目标是通过调整生物多样性和物种组成,改善湿地的水文条件和土壤质量,使其重新具备完整的湿地功能。
以下是几种常见的生态修复技术:1.湿地植被恢复:通过引入适应湿地环境的植物物种,促进湿地植被的恢复和重建。
植被在湿地中发挥着水分蓄积、土壤保持和生物栖息等重要作用。
2.湿地土壤修复:湿地土壤的恢复是关键环节,可以通过添加有机质和微生物等手段来改善湿地土壤的结构和养分含量,增强土壤的保水能力和肥力。
3.湿地水文调控:湿地的水文条件对湿地生态系统的稳定和健康至关重要。
通过人工方式调控湿地水位,确保湿地的水源充足,水质清洁,避免湿地干旱或过湿。
二、湿地建设与管理技术湿地的规划和管理对保护湿地生态系统具有重要意义。
以下是几种常见的湿地建设与管理技术:1.湿地保护区划:为了保护湿地的完整性和生态功能,将湿地划定为特定的区域,加以管理和保护。
制定相关法律法规和政策,加强湿地的管理与监测工作,确保湿地的可持续利用。
2.湿地修建与重建:在湿地破坏严重或缺乏湿地的地区,可以采取湿地修建和重建的方式,恢复湿地生态系统。
修建适合湿地生态的水系和植被,重建湿地的面积和功能。
3.湿地环境保护:严格控制污染物的排放,加强湿地周边土地利用的监管,减少湿地受到污染的风险。
加强生态环境监测,发现问题及时采取措施。
三、水质净化技术水质是湿地生态系统健康的重要指标,湿地水质净化技术对于维护湿地生态系统的功能至关重要。
以下是几种常见的水质净化技术:1.湿地人工湿地:通过利用湿地自身的水生植物和微生物,将废水进行处理,去除其中的有害物质和污染物,使其达到排放标准。
湿地生态恢复中的关键技术措施一、引言湿地,作为地球上三大生态系统之一,具有调节气候、净化水质、维护生物多样性等多种重要功能。
然而,近年来,由于人类活动的影响,湿地面临着严重的退化和破坏。
为了保护和恢复这些宝贵的生态资源,湿地生态恢复技术应运而生。
本文将深入探讨湿地生态恢复中的关键技术措施,细节、挑战与实施策略。
二、湿地基底恢复技术1.地形地貌改造:通过地形重塑、基底加固等技术,恢复湿地的自然地貌特征,确保其稳定性和水文条件。
具体操作包括使用挖掘机、推土机等设备进行地形调整,同时配合适当的植物种植,实现地形的自然化。
2.基底材料选择:选择适当的基底材料是湿地基底恢复的关键。
常用的基底材料包括沙子、砾石、土壤等,它们可以提供良好的水分渗透和植物生长条件。
三、湿地水状况恢复技术1.水利工程措施:通过筑坝、修建引水渠等水利工程措施,调节湿地的水位和水流,恢复其自然水文条件。
这需要充分考虑湿地的地形、地貌、土壤类型等因素,确保水利工程的可行性和有效性。
2.水质改善技术:包括物理、化学和生物方法的应用,如活性污泥法、人工湿地等,以去除水中的污染物,改善水质。
同时,加强污水处理设施的建设和管理,防止污水进入湿地。
四、湿地土壤恢复技术1.土壤污染控制技术:针对湿地土壤的污染问题,可以采用物理、化学和生物方法进行治理,如土壤淋洗、化学修复和生物修复等。
具体选择哪种方法需要根据污染物的种类和程度来决定。
2.土壤肥力恢复技术:通过添加有机肥、绿肥等措施,增加土壤的有机质含量,提高土壤肥力。
同时,种植绿肥作物,如豆科作物,可以通过固氮作用增加土壤中的氮素含量。
五、湿地生物恢复技术1.物种选育和培植技术:选育和培植适应湿地环境的植物和动物物种,以增加湿地的生物多样性。
这需要对湿地的生态环境进行深入研究,了解适应其环境的物种特性。
2.物种引入技术:在必要的情况下,可以引入一些新的物种来改善湿地的生物群落结构。
但这需要谨慎操作,确保引入的物种与原有物种能够和谐共存。
《人工湿地废水处理技术的研究现状及展望》篇一一、引言随着现代工业和城市化进程的加速,废水排放量不断增加,给环境带来了巨大的压力。
人工湿地作为一种自然的污水处理技术,因其成本低廉、操作简单、生态友好等优点,在废水处理领域得到了广泛的应用。
本文将就人工湿地废水处理技术的现状及未来展望进行详细阐述。
二、人工湿地废水处理技术的研究现状(一)基本原理及类型人工湿地废水处理技术主要是利用湿地生态系统的自然净化能力,通过湿地中的植物、基质和微生物等组成的生态系统对废水进行过滤、吸附、沉降和生物降解等过程,达到净化水质的目的。
其类型主要分为表面流人工湿地和潜流型人工湿地两种。
(二)应用领域目前,人工湿地废水处理技术已广泛应用于生活污水、工业废水、农业废水等领域的处理。
其中,生活污水处理是人工湿地应用最广泛的领域。
此外,该技术在重金属废水、含氮、含磷等富营养化废水的处理方面也显示出良好的效果。
(三)技术发展近年来,人工湿地废水处理技术的研究主要集中在以下几个方面:一是优化湿地设计,提高处理效率;二是通过引入新型基质和植物种类,增强湿地的净化能力;三是研究湿地生态系统的运行机制,为人工湿地的设计和运行提供理论依据;四是与其他污水处理技术进行联用,以提高整体的处理效果。
三、存在的问题与挑战虽然人工湿地废水处理技术已经取得了一定的研究成果,但在实际应用中仍存在一些问题与挑战。
一是对于复杂污染物的处理效果不够理想,需要进一步研究和优化;二是湿地的长期运行和维护管理问题,如植物的生长周期、基质的堵塞等问题;三是人工湿地的设计缺乏统一的标准和规范,需要根据实际情况进行具体设计。
四、未来展望(一)技术创新与研发未来,人工湿地废水处理技术将更加注重技术创新与研发。
一是深入研究湿地的生态过程和净化机制,为优化设计和运行提供理论支持;二是开发新型基质和植物种类,提高湿地的净化能力和适应性;三是研究与其他污水处理技术的联用,提高整体的处理效果和效率。
建筑工程中的人工湿地处理技术人工湿地是一种将自然湿地的原理和功能模拟到建筑环境中的技术。
它在建筑工程中被广泛应用于废水处理、水资源管理和生态景观设计等领域。
本文将介绍建筑工程中人工湿地处理技术的原理、应用和未来发展趋势。
一、人工湿地处理技术的原理人工湿地处理技术利用湿地植物和微生物的作用,通过生物降解和物理吸附的过程,将废水中的有机物、氨氮、氮磷等污染物转化为无害物质,从而达到净化水体的目的。
其主要原理包括以下几个方面:1. 湿地植物的作用:湿地植物能够吸收废水中的养分和重金属离子,并通过植物根系的氧化还原作用,降解有机物。
同时,湿地植物的茎叶和根系还能提供大量的表面积,增加生物附着和沉积的机会。
2. 微生物的作用:湿地中大量存在各种微生物,它们能够降解废水中的有机物和氮磷等营养物质。
微生物降解过程中产生的氧气还能提供氧化还原环境,促进废水的净化。
3. 湿地介质的作用:湿地介质是湿地处理系统的承载体,通常采用砂石、炭核和纤维土等材料。
湿地介质的多孔结构能够增加废水的接触面积,提供更多的生物附着位置,促进微生物的降解过程。
二、人工湿地处理技术的应用人工湿地处理技术在建筑工程中具有广泛的应用价值。
主要应用于以下几个方面:1. 废水处理:人工湿地可以处理各种污水,包括生活污水、工业废水和农业排水等。
通过人工湿地处理,废水中的有机物、氮磷等污染物可以被有效去除,从而净化水体,达到环保要求。
2. 水资源管理:人工湿地可用于水资源的保护与利用。
通过收集和净化降雨水,人工湿地可以提供可再生的水源,用于灌溉、景观水体和城市绿化等方面,减少对自然水源的依赖。
3. 生态景观设计:人工湿地在景观设计中的应用越来越广泛。
它不仅可以起到净化水体的作用,还能提供美观的湿地景观,并为城市增加生态价值,改善城市环境质量。
三、人工湿地处理技术的未来发展趋势随着人们对环境保护和可持续发展的要求越来越高,人工湿地处理技术在建筑工程中的应用前景将更加广阔。
人工湿地污水处理技术及其进步应用一、引言随着城市化进程的加快和人口的快速增长,城市污水处理成为一项重要的环保任务。
传统的污水处理方式存在着高能耗、高成本、设备复杂等问题。
在此背景下,人工湿地污水处理技术应运而生,成为一种环保、经济、可行的选择。
本文将重点探讨人工湿地污水处理技术的原理、分类、进步及其应用。
二、人工湿地污水处理技术的原理人工湿地污水处理技术利用湿地植物和微生物的生长代谢作用,通过吸附、沉淀、过滤和生物降解等过程,将污水中的有机物、氮、磷等污染物转化为无害物质,从而达到净化水质的目标。
三、人工湿地污水处理技术的分类依据湿地的自然状况和处理方式的不同,人工湿地污水处理技术主要分为自然湿地模拟与改造湿地模拟两类。
1. 自然湿地模拟自然湿地模拟是将自然湿地中的特定植物和生态系统模拟到人工湿地环境中,通过植物的吸附、沉淀和微生物的降解作用来处理污水。
这种方法具有机理简易、效果稳定的优点,主要用于污水中低浓度有机物的处理。
2. 改造湿地模拟改造湿地模拟是在自然湿地的基础上进行改造和优化,使其更适合污水处理需求。
改造湿地可以分为人工湿地、人工填埋湿地和人工流淌床湿地等几个种类。
这些改造湿地能够充分利用湿度、温度和土壤条件等因素,提高污水处理效果,适用于不同种类和不同浓度的污水处理。
四、人工湿地污水处理技术的进步人工湿地污水处理技术的进步经历了几个阶段。
1. 初期阶段人工湿地污水处理技术最早出现于上世纪70时期,初期主要应用于农田排水和城市污水处理。
该阶段的人工湿地模拟主要使用自然湿地的植物和土壤,效果有限。
2. 技术改进阶段上世纪80时期,湿地科学探究的进展和湿地工程实践的积累,推动了人工湿地污水处理技术的进一步进步。
探究人员开始将人工湿地与生态学、水文学及微生物学等学科结合起来,提出了更加系统的工程设计和运营管理方法。
3. 高效处理阶段近年来,人工湿地污水处理技术在高效处理方面取得了显著的进展。
人工湖水处理有哪些净化技术呢?人工湖作为城市水体景观的一种紧要形式,其水质的净化已成为城市生态环境建设的紧要任务。
人工湖水处理可以接受多种净化技术,下文将介绍常用的三种技术:人工湿地处理、生物滤池处理和化学药剂处理。
1. 人工湿地处理人工湿地是一种低成本、高效率的水体净化技术,可通过植物、微生物和土壤等综合作用,去除水中的有机物、氮、磷等污染物。
人工湿地处理技术与传统的自然湿地相像,但其优点是可在较小面积内制造出多而杂的生态系统,从而提高水质净化效率。
人工湿地处理技术可分为表层流湿地和底部侵入式湿地。
表层流湿地是指水体上方铺设了沥青或聚乙烯薄膜,再铺上厚层砂土,砂土表面莳植各莳植物,利用湿地植物吸取水体中的有机物、氮、磷等污染物。
底部侵入式湿地则是将底部设置小孔,让水体渐渐渗透到泥土中,通过土壤中的微生物分解水中的有机物和吸取水体中的氮、磷等营养元素。
人工湿地处理技术具有成本低、运营管理简单等优点,在水质净化效果上也有较好的表现,但其受环境因素的影响较大,如气候等因素可能导致其净化效率降低。
2. 生物滤池处理生物滤池是一种通过微生物代谢、吸附、沉积等作用,将水体中的化学物质转化为无害物质的水处理技术。
生物滤池技术基于活性污泥原理,接受人工方法模拟自然系统,将水体与生物膜接触,通过微生物与底床之间的生化作用去除污染物质。
生物滤池对湖水环境有着很好的净化效果,能有效去除水中的有机物、养分等污染物,削减水体浑浊的程度,提高水体的透亮度。
此外,生物滤池处理技术还有着易运维、设备维护成本低等优点。
但其缺点在于处理过程需要耗费确定的时间,并且在寿命期限到来时需要进行垃圾清理和再生处理。
3. 化学药剂处理化学药剂处理技术是通过投加确定的药剂使水体发生凝集反应,沉淀出水中的污染物,从而达到水质净化的目的。
常用的化学药剂包括以下四种:氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铝和高锰酸钾等。
这种处理技术是一种快速有效、但易被质疑的处理方案。
人工湿地污水处理技术的应用人工湿地是一种利用湿地植物和土壤微生物降解有机污染物和去除废水中的营养物质的生物处理技术。
近年来,人工湿地污水处理技术在环境保护领域得到了广泛应用,其处理效果显著,成本低廉,对环境友好等优点使其成为污水处理的理想选择。
人工湿地是一种以湿地植被为主要生物组成的生态系统,其主要污水处理原理包括生物降解、植物吸收和土壤过滤等过程。
通过湿地植物根系和微生物在土壤中的共同作用,有机污染物和废水中的营养物质被有效去除和降解,从而达到净化环境的目的。
1. 生物降解在人工湿地中,湿地植物的根系和土壤中的微生物起着至关重要的作用。
这些植物和微生物能够降解和分解废水中的有机物,如有机废水中的蛋白质、脂肪等。
2. 植物吸收湿地植物除了通过根系分泌物和微生物降解有机物质外,还能够通过吸收水中的营养物质来净化环境。
植物的茎、叶和根系能够吸收废水中的氮、磷等养分,起到一定的净化作用。
3. 土壤过滤湿地土壤是一种极为重要的过滤介质,它能够过滤掉废水中的悬浮物、泥沙等杂质,净化废水。
人工湿地污水处理技术通过上述过程,将废水中的有机废物和营养元素有效去除,达到净化环境的目的。
1. 城市污水处理随着城市化进程的加快,城市污水处理成为了一个亟待解决的环境问题。
人工湿地污水处理技术通过建设人工湿地,将城市污水进行处理,不仅能够达到很好的净化效果,还能够起到美化环境的作用,为城市环境改善做出了贡献。
2. 农村污水处理农村地区的污水处理一直是一个难题,传统的处理方式如化学处理成本高昂,并且对环境影响严重。
人工湿地污水处理技术能够利用农田或者自然湿地进行处理,成本低廉,适合农村地区使用,对于改善农村地区的环境质量有着积极的作用。
3. 工业废水处理工业废水通常含有大量的有机物质和重金属等有害物质,直接排放会对周围环境造成严重的影响。
采用人工湿地污水处理技术可以将工业废水进行有效处理,达到排放标准,减少对环境的污染。
人工湿地污水处理技术已经在城市、农村和工业领域得到了广泛应用,为改善环境质量,保护生态系统做出了重要贡献。
湿地中水处理方案技术路线及设计一、引言湿地中水处理方案是一种以自然湿地为基础,结合生态学和工程学原理,通过植物和微生物的作用,对水体中的污染物进行去除的一种技术。
湿地中水处理方案在近年来得到广泛应用,被认为是一种环境友好、经济可行的水处理方法。
本文将详细介绍湿地中水处理方案的技术路线及设计。
二、湿地中水处理方案的技术路线湿地中水处理方案通常包括预处理、湿地处理和后处理三个阶段。
下面将对每一个阶段的技术路线进行详细介绍。
1. 预处理阶段预处理阶段的主要目的是去除水体中的大颗粒污染物和悬浮物,以减少对后续湿地处理单元的负荷。
常用的预处理方法包括格栅和沉砂池。
格栅用于去除较大的固体颗粒,而沉砂池则用于去除较小的悬浮物和沉积物。
2. 湿地处理阶段湿地处理阶段是整个处理方案的核心部份,主要包括人工湿地和自然湿地两种类型。
人工湿地是通过人工构建湿地系统,利用湿地植物和微生物的作用对水体中的污染物进行去除。
自然湿地则是利用自然湿地的生态系统功能对水体进行处理。
根据处理效果的要求和实际情况,可以选择合适的湿地类型进行设计。
3. 后处理阶段后处理阶段主要是对湿地处理后的水体进行进一步的净化,以达到排放标准。
常用的后处理方法包括沉淀池、活性炭吸附和消毒等。
沉淀池用于去除残存的悬浮物和沉积物,活性炭吸附则用于去除有机物和部份重金属,消毒则是为了杀灭水体中的病原微生物。
三、湿地中水处理方案的设计湿地中水处理方案的设计需要考虑多个因素,包括水质要求、处理能力、湿地类型、土地利用、运维成本等。
下面将对湿地中水处理方案的设计要点进行详细介绍。
1. 水质要求根据不同的水体用途和排放标准,确定水质要求。
水质要求将直接影响湿地处理单元的设计和运行参数。
2. 处理能力根据水体的流量和水质要求,确定湿地处理单元的处理能力。
处理能力将决定湿地的规模和设计参数。
3. 湿地类型根据实际情况和处理效果的要求,选择合适的湿地类型进行设计。
人工湿地和自然湿地各有优缺点,需要综合考虑。
人工湿地污水处理技术概述人工湿地(Constructed Wetlands,CWs)是人工建造和监督控制的具有针对性的仿照或模拟天然湿地的功能和构造的体系。
一般来说,人工湿地是一个独特的生态系统,在一定长宽比及地面坡度的洼地上用土壤、沙、石等级配构建而成填料床,并且在床体上种植处理性能好、成活率高、抗水性强、生长期长、美观且具有经济价值的水生植物(芦苇、香蒲、美人蕉等),同时填料表面上生存着动物、微生物等,其污染物降解能力甚至高于天然湿地。
人工湿地通过物理、化学和生物的协同作用来实现对污水的净化作用,且促进污水中碳、氮、磷等营养物质的良性循环,达到污水处理与资源化的最佳效益,具有投资低、运行费用低、管理要求低、产泥量少等优点。
人工湿地可根据植物、用途以及水体流动等多种方式来分类。
根据湿地中主要植物形式可分为浮水植物系统、沉水植物系统以及挺水植物系统。
浮水植物主要用于氮、磷的去除和提高传统稳定塘效率,该种植物种类繁多,习性各异,大小不一。
沉水植物系统中植物光合作用的组织全部潜在水中,应用较少。
目前,应用较广泛的是挺水植物系统,通常情况下所说的人工湿地系统都是指挺水植物系统。
按照用途来分类,人工湿地主要可分为以下类型:①人工抗洪湿地,用于控制洪水或者泄洪;②人工生态湿地,协助天然湿地保护生物多样性;③人工处理湿地,用于污染治理。
在工程实例中,大多数小规模人工湿地以污染治理为目的,即为人工处理湿地。
人工湿地污水处理技术广泛应用于污染水体的水质净化与恢复、面源污染控制、雨水处理与利用、污水处理等领域,具有投资及维护费用低、出水水质好、二次污染小等优点,是削减污水处理厂二级出水中氮、磷污染物的有效工艺之一。
它不仅可满足二级出水脱氮除磷的水质要求,而且可大幅削减进入受纳水体的污染负荷,在一定程度上保障受纳水体的水质需求,具有良好的环境效益和经济效益。
2.1 人工湿地的构成人工湿地主要由填料床、水生高等植物和微生物组成。
污水处理厂尾水人工湿地处理技术一、污水处理厂尾水的处理技术污水处理厂尾水常用的处理技术有活性炭吸附技术、膜分离技术、高级氧化技术等。
活性炭吸附技术是利用多孔性的活性炭,使水中一种或多种物质被吸附在活性炭表面而去除的方法,去除对象包括溶解性的有机物质、合成洗涤剂、微生物、病毒和一定量的重金属,并能够脱色、除臭。
活性炭、磺化煤、沸石、焦炭等都是水处理常用的吸附剂,活性炭经过活化后碳晶格形成形状和大小不一的发达细孔,大大增加比表面积,提高吸附能力。
活性炭的细孔有效半径一般为1~10 000 nm。
按国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义,微孔半径在2 nm以下,过渡孔半径一般为2~50 nm,大孔半径为50 nm以上。
小孔容积一般为0.15~0.90 mL/g,过渡孔容积一般为0.02~0.10 mL/g,大孔容积一般为0.20~0.50 mL/g。
其优点是操作过程容易控制,适应性很强,对分子量在500~3 000 Da的有机物去除明显。
其基建和运行费用较高,并且容易产生亚硝酸盐等致癌物质,对突发性污染适应性差。
膜分离技术的工作原理是在一定的压力下,当原液流过膜表面时,膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液,而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液,因而实现对原液的分离和浓缩的目的。
膜分离法的主要特点是无相变、能耗低,装置规模根据处理量的要求可大可小,而且具有设备简单、操作方便安全、启动快、运行可靠性高、不污染环境、投资少、用途广等优点。
但其强度低、寿命短、抗污染能力差,并且还需要清洗及更新。
高级氧化技术又称做深度氧化技术,以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点,在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下,使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。
但是其处理效率有待提高。
由于尾水水量大,一般污水处理厂的规模都是每天几万立方米,对于以上这些处理方法来说,根本不可能实现。
湿地处理概述1、湿地处理之原理篇运用人工湿地处理污水可追朔到1903年,建在英国约克郡Earby的被认作世界上第一处用于处理污水的人工湿地连续运行直到1992年。
而人工湿地污水处理系统在世界各地逐渐受到重视并被运用,还是在70年代德国学者Kichuth提出根区法(The Root-Zone-Method)理论之后开始的。
根区法理论强调高等植物在湿地污水处理系统中的作用,首先是它们能够为其根围的异养微生物供应氧气,从而在还原性基质中创造了一种富氧的微环境,微生物在水生植物的根系上生长,它们就与较高级的植物建立了共生合作关系,增加废水中污染物的降解速度。
在远离根区的地方为兼氧和厌氧环境,有利于兼氧和厌氧净化作用。
另一方面,水生植物的根的生长有利于提高床基质层的水力传导性能。
人工湿地处理污水系统是由一些适合污染环境条件下生存的以大型水生植物为主的高、低等生物和处于水饱和状态的基质组成的人工复合体——污染生态系统。
相对于天然湿地来说,其生态系统的群落结构和种群结构要简单要多,但其按照管理者愿意进行污水处理的功能却更强,可以说,这类人工湿地生态系统的生理功能,就在各种湿地生物的共同参与下,将进入湿地系统的污染物质——同时也是湿地生物的营养物质,经过系统内各环节的“新陈代谢”,进行分解、吸收、转化、利用,达到去除目的。
2、湿地处理之技术篇(一)常规方式分类表面流人工湿地(FWS)种植各种水生植物,增加停留时间,以蛇字型流向设置,以保证布水均匀和一定的推流效果。
设计时应充分利用地形、地势,避免出现水流死区。
通过植物来吸收大量的氨氮。
此类型湿地对氨氮有良好的去处效果,去处率≥90%。
在该系统中,废水在湿地的土壤表层流动,水深较浅(一般在0.1-0.6m)。
与SFS系统相比,其优点是投资省,缺点是负荷低。
北方地区冬季表面会结冰,夏季会滋生蚊蝇、散发臭味,目前已较少采用。
潜流式生态床(SFS)填充炉渣等水力传导性能及吸附性能良好的填料,生态床上部种植常绿水生植物,通过介质吸附和微生物的作用来强化系统的除磷脱氮效果。
床体规格 :长宽比影响BOD ,TSS和氨的去除 ,较大的长宽比较好 ,一般为 4∶1在SFS系统中,污水在湿地床的表面下流动,一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用,提高处理效果和处理能力;另一方面由于水流在地表下流动,保温性好,处理效果受气候影响较小,且卫生条件较好,是目前国际上较多研究和应用的一种湿地处理系统,但此系统的投资比FWS系统略高。
该系统去处氮、磷和SS效果较好。
垂直流人工湿地系统填充煤渣等吸附性强的填料,去除无机磷与总磷的效果较好综合生物塘综合水生生物处理,对水体进行深度处理外,具有生态和景观效果。
方法(二)工艺流程分类1、人工湿地的工艺流程有多种,目前采用的主要有:推流式、阶梯进水式、回流式和综合式4种,如图所示。
阶梯进水可避免处理床前部堵塞,使植物长势均匀,有利于后部的硝化脱氮作用;回流式可对进水进行一定的稀释,增加水中的溶解氧并减少出水中可能出现的臭味。
出水回流还可促进填料床中的硝化和反硝化作用,采用低扬程水泵,通过水力喷射或跌水等方式进行充氧。
综合式则一方面设置出水回流,另一方面还将进水分布至填料床的中部,以减轻填料床前端的负荷。
2、运行方式人工湿地的运行可根据处理规模的大小进行多种方式的组合,一般有单一式、并联式、串联式和综合式等(如图所示)。
在日常使用中,人工湿地还常与氧化塘等进行串联组合。
3、湿地处理之应用篇滇池农村污水生态处理系统经村里新建沟渠收集系统汇过来的污水将依靠重力流首先进入到表面流人工湿地内。
根据现场试验结果,表面流人工湿地对氨氮有很好的去除效果(对氨氮去除率≥90%)。
另外,污水处理系统位于低洼荒地处,在滇池高水位时期一部分土地将处于水淹状态,里面生长着许多天然水生植物,因此稍加人工修整即可构建成良好的表面流人工湿地。
考虑到表面流人工湿地对磷的去除效果差、SS浓度高、出水浑浊,故在其后紧接着串联一级潜流式人工复合生态床。
在床内填充水力传导性能好和具有多孔结构的介质,通过介质吸附和微生物的作用来强化系统的除磷脱氮效果。
湿地系统除具除污作用外,还应具有景观及生态效果,这对于滇池流域环境的恢复及保护具有特殊的意义,鉴于此在设计计算时作了适当的放大。
整个系统工艺流程见图。
1、沟渠收集系统设计中要求考虑与村庄未来规划相协调,能够达到90%以上的污水收集率,尽量利用原有沟渠以降低工程造价。
首先,在村内主干道修建“三面光”的石砌结构干渠(铺设盖板),以连接主要的居民住宅区域。
然后再修建砖砌结构的支渠以汇集各部分住宅区的生活污水。
最后修建支沟将各家的生活污水引入到沟渠系统里。
值得指出的是,在村外部分或一些特殊地段修建了生态沟渠,依靠其内生长的水草等植物和水流作用自然净化污水。
2、布水沉淀池村里的生活污水多数为明渠收集,容易混入垃圾,因此在进水渠中设置了格栅。
格栅宽为0.60m,长为1m,栅条间距为30mm,采用人工清渣。
布水沉淀池一方面起到初沉池的作用,使污水中粒径较小的无机和有机颗粒沉降下来,另一方面起到了调节水量和布水的作用。
池体长×宽×深为20m×2m×0.8m,有效容积为27m3,停留时间为8h。
池内布水区采用矩形堰口,均匀布置,出水方向呈放射状,使污水能够更加均匀地流入湿地系统。
3、表面流人工湿地表面流人工湿地面积为2000m2,水力负荷为4cm/d(流速)。
地面以上维持30cm的自由水位,滇池流域气候温暖(平均温度为14.7℃a)故不用考虑冬季冰冻情况。
湿地内种植的水生植物主要为茭白,还有芦苇、慈菇和水花生等,基本上是利用场地内的原有植物,但对其进行了分栽和移栽以保证分布均匀。
由于湿地边界不规则,平均长宽比较小,而且布水区较长(20m),故沿布水方向将湿地分为面积狭长的两个区,以保证布水均匀和一定的推流效果。
设计时充分利用地形、地势,避免出现水流死区,尽量减少工程开挖量和对原水生植被的破坏。
4、潜流式人工复合生态床潜流式人工复合生态床为地上式,床体从池底开始堆积,总面积为300m2,设计水力负荷为30cm/d。
床体长×宽×深为50m×6m×0.8m,里面填充了炉渣等水力传导性能良好的填料。
生态床上部种植水芹等常绿水生植物。
为了防止暴雨对生态床的冲击,在填料层里安装了直径为150mm的穿孔PVC管,高于正常水位时水流会直接从溢流管内流走。
地上式潜流人工复合生态床适用于地势低、地下水位浅的场地,这样既保护了地下水还可以大大降低工程量和工程费用。
5、综合生态塘综合生态塘与湿地组成了一个完整的植物塘、床系统。
综合生态塘面积为1400m2,平均水深为0.6m,该区除可对水质进行深度处理外,还具有生态和景观作用。
池塘区种植了莲及慈菇等水生植物,也为鱼、虾等提供了生存环境。
成都市活水公园人工湿地塘床处理系统该系统位于府河畔,面积为0.24ha,水源为府河,其工艺流程见图。
其中的生物群落主要有两类:一类是大型水生植物群落;另一类是围绕大型水生植物群落生成的其它水生生物群落。
初期的大型水生植物群落是人工建成的,其物种组成包括挺水植物、浮水植物、沉水植物、浮叶植物,分为优势种和点缀种,共计约30种。
活水公园人工湿地塘系统几种人工种植的挺水植物优势种中,当年生长旺盛的有香蒲、茭白和伞草,其次是芦苇,菖蒲次之,草芦和芭茅长势最差。
次年及以后,草芦和芭茅逐渐被淘汰,其它均生长旺盛。
草芦床逐渐变为香蒲床,芭茅床改为菖蒲床,百草床中伞草逐渐成为优势种。
点缀种中,芦竹、甘蔗和马蹄莲长势较好,其余的较差,有的自然消亡或被人为淘汰(如慈菇、菱角、朱顶红、富贵竹等)。
试栽的几种竹子均不能正常生长。
植物塘内人工种植的植物中,除莲长势较弱外,其余长势均好。
采用塘-床-塘-床的模式,效果较好。
去处效果(%)见下表另外4、湿地处理之植物篇植物在污水控制方面有以下优势:1)通过光合作用为净化作用提供能量来源;2)具有美观可欣赏性;能改善景观生态环境;3)可以收割回收资源;4)可作为介质所受污染程度的指示物;5)能固定土壤中的水分,圈定污染区,防止污染源的进一步扩散;6)植物庞大的根系为细菌提供了多样的生境,根区的细菌群落可降解许多种污染物;7)还能输送氧气至根区,有利于微生物的好氧呼吸。
在人工湿地净化污水过程中,植物作用可以归纳为三个重要的方面:1)直接吸收利用污水中可利用态的营养物质、吸附和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。
在湿地处理系统中,植物的存在能提高P的去处率。
常见的有芦苇、茭草、菖蒲、苔草、灯心草、水烛等,可根据不同地理条件选择运用;宽叶香蒲(Typhalatifolia)和黑三棱(Sparganiumsp)是摄取同化、吸附富集高速公路径流油类、有机物、铅和锌的较适宜植物种类;池杉(Taxodiumascendens)人工湿地对污水中总氮和氨氮的净化效果明显地好于对照,对重金属亦具有良好的去除作用;垂直流人工湿地处理低浓度重金属污水的试验表明风车草(Cyperusalternifolius)能吸收富集水体中30%的铜和锰,对锌、镉、铅的富集也在5%-15%;Gross的研究报道了栽种有芋(Colocasiaesculenta)、美人蕉属一种(Cannaglauca)等植物的人工湿地对水体中外源生物活性物质、LAS等具有很好的去除效果;Adcock等研究了人工湿地和天然湿地中三种植物的地上、地下和总的生物量、生长状况和组织中营养成份的含量,结果表明通过植物的吸收利用,水麦冬(Triglochinprocerum)对氮、磷的去除效果是Baumeaarticulata和芦苇的5倍;藨草、芦苇对污水中氨氮的去除能力明显高于香蒲,藨草BOD(去除率96%)优于芦苇(81%)和宽叶香蒲(74%);白泥坑湿地介质为碎石,灯心草从介质中吸收营养盐能力下降,生长受阻,生物量下降,又反过来影响植物对营养盐的吸收,形成恶性循环,湿地介质为粘土与砂的混合物时,灯心草一直旺盛,吸收营养盐能力正常,净化效果较好;人工土壤植物床采用的植物,一般为:灯心草(能处理氯化烃、氰化物、酚,去除病原体);鸢尾(著名观赏花卉);芦苇(每100g鲜芦苇24h可分解酚8mg);香蒲(宽叶香蒲能去除污水中的有机、无机污染物,吸收铜、钴、镍、锰及氯化烃,根部能分泌天然抗生物质,降低污水中的细菌浓度,去除病原体);捕蝇草(其叶边缘有消化腺,为食虫草本植物);水葱(能在含酚量600mg/L的污水中迅速生长,每100g水葱经100h可净化酚200mg,两周内可使食品工业废水的BOD降低60%~90%);猪笼草(食虫草本植物);大米草(可吸收污水中80%~90%的氮、磷);芦苇和香蒲能絮凝胶体,消除病原体,其空心茎有利于将空气输送到根部,为微生物提供额外的氧1、潜流式人工湿地①COD降解主要发生再床体中床体前三分之一长度的范围内,所以这就需要在这一区域内种植根系泌氧能力强的水生植物。