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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
小型（淺型）人工濕地模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
人工濕地是人工建造和監(jiān)督管理、與沼澤地相似的地面，是人為地將石、砂、土壤等一種或幾種介質(zhì)按一定比例構(gòu)成基質(zhì), 并有選擇性地植入植物的污水處理生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物三者的協(xié)同作用達(dá)到對(duì)污水的凈化。是人類(lèi)有目的地建設(shè)的具有天然濕地性質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)。
詳細(xì)介紹：
人工濕地是人工建造和監(jiān)督管理、與沼澤地相似的地面，是人為地將石、砂、土壤等一種或幾種介質(zhì)按一定比例構(gòu)成基質(zhì), 并有選擇性地植入植物的污水處理生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物三者的協(xié)同作用達(dá)到對(duì)污水的凈化。是人類(lèi)有目的地建設(shè)的具有天然濕地性質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)。 人工濕地主要由以下五部分組成： ①基質(zhì)：具有透水性，如土壤、砂、礫石。其作用為植物提供物理支持，為各各種復(fù)雜離子、化合物提供反應(yīng)界面為微生物的提供附著，降解重金屬、硫、磷等污染物。 ②植物：適應(yīng)在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長(zhǎng),這些植物具有性能好、成活率高、抗水性強(qiáng)、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物。其作用有：顯著增加微生物的附著；可將大氣氧傳輸至根部，使根在厭氧環(huán)境中生長(zhǎng)；增加或穩(wěn)定土壤的透水性。吸收水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)N、P、S、重金屬等。 ③水體：即在基質(zhì)表面下或上流動(dòng)的水。其作用為動(dòng)植物、微生物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 ④微生物種群：一類(lèi)好養(yǎng)或厭氧微生物，對(duì)廢水中有機(jī)物的去除起著重要作用。 ⑤動(dòng)物：無(wú)脊椎或脊椎動(dòng)物。 人工濕地凈化機(jī)理 人工濕地對(duì)污染物的去處隨污水性質(zhì)、污染物濃度、系統(tǒng)特性和運(yùn)行條件而變，處理床結(jié)構(gòu)、填料、水力停留時(shí)間和溫度等因素也都會(huì)影響濕地的運(yùn)行。人工濕地凈化機(jī)理非常復(fù)雜。 在人工濕地中，基質(zhì)、植物、微生物是其主要組成部分?；|(zhì)為微生物提供穩(wěn)定的附著表面，同時(shí)又為水生植物提供載體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，植物不僅攝取一部分氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)還具有傳送氧氣的功能，微生物的新陳代謝作用可降解廢水中的有機(jī)物。 ①對(duì)懸浮物、有機(jī)物的去除 污水中的懸浮物和顆粒性有機(jī)物可以被濕地基質(zhì)過(guò)濾和沉淀快速的截留，而后通過(guò)濕地中微生物的生長(zhǎng)而被降解去除?？扇苄杂袡C(jī)物可以通過(guò)植物吸收、填料表層和根系微生物膜的吸附及生物代謝降解過(guò)程被分解去除。而在濕地中對(duì)懸浮物的去除是很迅速的物理過(guò)程，主要由沉淀、聚集及表面粘附。 ②對(duì)氮的去除 污水中的氮可分為有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮。人工濕地處理系統(tǒng)對(duì)氮的去除作用包括基質(zhì)的吸附、過(guò)濾、沉淀以及氨的揮發(fā)、植物的吸收和微生物的同化、硝化和反硝化作用。微生物的脫氮作用主要發(fā)生在人工濕地中的氧化還原層、植物根系與土壤的界面以及挺水植物的地下部分。一般情況下，污水中大部分有機(jī)氮被微生物分解為氨氮，氨氮一部分揮發(fā)到空氣中去，一部分被微生物通過(guò)硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，最終通過(guò)反硝化作用去除。 ③對(duì)磷的去除 污水中含磷化合物主要包括顆粒磷、溶解有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷酸鹽。人工濕地對(duì)磷的去除主要是通過(guò)植物的吸收作用以及填料的過(guò)濾、離子交換、吸附、共沉淀等作用和微生物的分解作用共同完成。微生物對(duì)磷的去除包括它們對(duì)磷的正常同化（將磷納入其分子組成）和對(duì)磷的過(guò)量積累。 人工濕地類(lèi)型 人工濕地根據(jù)濕地中的主要植物形式可分為浮水植物系統(tǒng)、挺水植物系統(tǒng)、沉水植物系統(tǒng)。按照污水流動(dòng)方式，可分為自由表面流、水平潛流、垂直流三種類(lèi)型。 ①自由表面流人工濕地 是指污水在基質(zhì)層表面層以上，從池體進(jìn)水端水平流向出水端的人工濕地。通常是利用天然沼澤、廢棄河道等洼地改造而成的，也可以用池塘或渠道等構(gòu)造而成。其底部有由黏土層或其他防滲材料構(gòu)成的不透水層，或者常用一些不同種類(lèi)的等會(huì)下屏障來(lái)防止有害物質(zhì)對(duì)地下水造成的潛在危害。 其已廣泛應(yīng)用于以下方面：處理生活、養(yǎng)殖污水，蓄積和凈化暴雨徑流，控制面源污染，恢復(fù)和重建河流、湖泊濕地，凈化與修復(fù)受污河、湖水等。 ②水平潛流人工濕地 是指污水在基質(zhì)表面層以下，從池體進(jìn)水端水平流向出水端的人工濕地，它由一個(gè)或多個(gè)填料床組成，床體填充基質(zhì)，床底設(shè)有防滲層。它充分利用整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同作用，且具有衛(wèi)生條件較好，占地較少，處理效果較好等特點(diǎn)。是目前世界上最為流行的濕地污水處理系統(tǒng)。與自由表面流相比，水平潛流人工濕地的水力負(fù)荷和污染負(fù)荷大，對(duì)BOD、COD、SS、重金屬等污染指標(biāo)的去除效果好，且很少有惡臭和滋生蚊蠅現(xiàn)象，其缺點(diǎn)是控制相對(duì)復(fù)雜，對(duì)廢水氨氮的硝化和除磷的效果不如垂直流人工濕地。 水平潛流人工濕地系統(tǒng)可以用來(lái)處理多種類(lèi)型的污水，包括生活和城市污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)和城市暴雨徑流、合流制管網(wǎng)漫流污水和填埋場(chǎng)滲濾液以及其他類(lèi)型的污水。 ③垂直流人工濕地 垂直流人工濕地可分為上行流、下行流和潮汐流三種。所謂上行流就是進(jìn)水口在濕地的底部，水由下向上漲起，濕地填料表面為一排集水管，下鉆小孔用來(lái)收集出水。下行流人工濕地通常在整個(gè)濕地表面設(shè)置配水系統(tǒng)，污水從濕地表面縱向流向填料床的底部，系統(tǒng)底部排水，水流處于系統(tǒng)表面以下。床體處于不飽和狀態(tài)，大氣中氧氣可以通過(guò)灌溉期的排水、停灌期的通風(fēng)和植物傳輸進(jìn)入濕地系統(tǒng)，通過(guò)濕地生態(tài)系統(tǒng)中的基質(zhì)、濕地植物和基質(zhì)內(nèi)的微生物三者的物理、化學(xué)和生物作用達(dá)到凈化污水的目的。

作品圖片

  • 小型（淺型）人工濕地模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  • 小型（淺型）人工濕地模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  • 小型（淺型）人工濕地模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1.設(shè)計(jì)目的： 針對(duì)村鎮(zhèn)生活污水處理的特殊情況，尋求一種處理規(guī)模方式靈活多樣，建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用較低，操作簡(jiǎn)單易行，出水可達(dá)到景觀用水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還可美化家園、適合村鎮(zhèn)污水治理的工藝技術(shù)是本研究的目標(biāo)。 建立小型人工濕地模擬系統(tǒng)，針對(duì)不同出水水質(zhì)要求，進(jìn)行預(yù)處理系統(tǒng)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，包括工藝選擇、設(shè)備選型、填料基質(zhì)選擇、工藝組合等，形成一套完整的處理工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。尋找土著和培育適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、凈化能力強(qiáng)、抗性好、適合人工濕地種植，成熟后又可為畜禽飼料或工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)原料的濕地植物，重點(diǎn)是觀察監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)污水中的污染物的去除效果. 3.主要技術(shù)指標(biāo) （1）出水水質(zhì)，根據(jù)用途不同，分別可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放》GB18918-2002一級(jí)A、或B、或城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 （2）采用以小戶型單體和多戶集中等靈活多樣的處理規(guī)模，可因地制宜建于村落的房前屋后。建設(shè)費(fèi)用較低，操作簡(jiǎn)單、基本無(wú)動(dòng)力。（3）.植物的成活率90%以上，適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)且長(zhǎng)勢(shì)良好，景觀效果好，成熟后可綜合利用。 4.創(chuàng)新點(diǎn) 本研究創(chuàng)新在于： （1）本設(shè)計(jì)人工濕地模擬系統(tǒng)在目前本省高校環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)設(shè)備鮮見(jiàn)。屬于直觀教學(xué)、實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng) （2）是我校環(huán)境工程實(shí)踐教學(xué)模式創(chuàng)新。 （3） 為創(chuàng)新靈活多樣的處理規(guī)模，建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用較低?；緹o(wú)動(dòng)力，操作簡(jiǎn)單易行，農(nóng)戶可自行管理，可建于村落的房前屋后，分散小戶型單體和多戶集中等都可采用既可清潔家園又可美化家園。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本設(shè)計(jì)人工濕地模擬系統(tǒng)是為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究一種無(wú)需動(dòng)力、加藥、建造和運(yùn)行費(fèi)用低、管理運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，出水質(zhì)好的人工濕地污水處理技術(shù)，其技術(shù)不僅節(jié)能降耗同時(shí)還增加綠地景觀是適用于廣大農(nóng)村和生活小區(qū)的先進(jìn)污水處理技術(shù)，是國(guó)家《農(nóng)村生活污染防治技術(shù)政策》提倡污水治理方法之一。 在“低碳生活”理念漸漸被世界各國(guó)所接受，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、開(kāi)展低碳城市建設(shè)、全面實(shí)現(xiàn)低碳生活逐漸成為社會(huì)各界共識(shí)的今天這種節(jié)能降耗可增加綠地的人工濕地污水處理技術(shù)發(fā)展前景更加好。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無(wú)

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

可為環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)污水控制工程提供一個(gè)直觀教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)為污水治理工藝開(kāi)發(fā)與研究提供一個(gè)模擬試驗(yàn)平臺(tái)

作品可展示的形式

實(shí)物、模型

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

作品可做為環(huán)境工程水污染控制工程直觀、創(chuàng)新教學(xué)模擬設(shè)備，可進(jìn)行污染………進(jìn)一步研發(fā)和對(duì)農(nóng)村污水治理提供模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng).如果本研發(fā)最終成果進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，以武夷山的5萬(wàn)人口鄉(xiāng)鎮(zhèn)計(jì)可較傳統(tǒng)的污水處理節(jié)省基建費(fèi)1400萬(wàn)元，年可省運(yùn)行費(fèi)153萬(wàn)元，可減少排放COD 894噸、BOD 715噸，同時(shí)增加了綠化面積約18000m2。更主要是為擁有“雙世遺”國(guó)際旅游勝地新區(qū)村鎮(zhèn)，找到了一種低成本、低能耗、治污美化環(huán)境相結(jié)合，可持續(xù)的污水處理設(shè)施。

同類(lèi)課題研究水平概述

由于人工濕地具有處理效果好、建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用低、易于維護(hù)管理等優(yōu)點(diǎn),因而受到世界各國(guó)的普遍重視, 成為近年來(lái)發(fā)展較快的一種污處理新技術(shù).開(kāi)展人工濕地工藝設(shè)計(jì)研究是構(gòu)建人工濕地的前提和基礎(chǔ), 一直是人工濕地處理技術(shù)研究的重點(diǎn)。
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