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1、第第3章章 污水的生态净化处理法污水的生态净化处理法第一节第一节第一节第一节 污水的土地处理污水的土地处理污水的土地处理污水的土地处理 一一一一、土地处理系统的净化机理土地处理系统的净化机理土地处理系统的净化机理土地处理系统的净化机理 二、土地处理基本工艺二、土地处理基本工艺二、土地处理基本工艺二、土地处理基本工艺 三、土地处理系统工艺选择和工艺参数三、土地处理系统工艺选择和工艺参数三、土地处理系统工艺选择和工艺参数三、土地处理系统工艺选择和工艺参数第二节第二节第二节第二节 人工湿地处理人工湿地处理人工湿地处理人工湿地处理 一一一一、湿地与人工湿地概念、湿地与人工湿地概念、湿地与人工湿地概念、
2、湿地与人工湿地概念 二、二、二、二、国内外人工湿地现状与进展国内外人工湿地现状与进展国内外人工湿地现状与进展国内外人工湿地现状与进展 三、三、三、三、人工湿地工艺原理人工湿地工艺原理人工湿地工艺原理人工湿地工艺原理 四、四、四、四、人工湿地的设计人工湿地的设计人工湿地的设计人工湿地的设计 五、人工湿地处理举例五、人工湿地处理举例五、人工湿地处理举例五、人工湿地处理举例第三节第三节第三节第三节 污水的稳定塘处理污水的稳定塘处理污水的稳定塘处理污水的稳定塘处理 一、稳定塘的工艺原理及优缺点一、稳定塘的工艺原理及优缺点一、稳定塘的工艺原理及优缺点一、稳定塘的工艺原理及优缺点 二、污水稳定塘分类与设计
3、要点二、污水稳定塘分类与设计要点二、污水稳定塘分类与设计要点二、污水稳定塘分类与设计要点 三、稳定塘总体布置与工艺流程选择三、稳定塘总体布置与工艺流程选择三、稳定塘总体布置与工艺流程选择三、稳定塘总体布置与工艺流程选择传统常规污水治理工艺投资大、耗能高，传统常规污水治理工艺投资大、耗能高，运行管理要求高。以去除碳源污染物为运行管理要求高。以去除碳源污染物为主，对氮磷等营养物质的去除则微乎其主，对氮磷等营养物质的去除则微乎其微，其出水排入环境水体后易引起富营微，其出水排入环境水体后易引起富营养化等。养化等。我国经济发展水平不高，能源短缺，许我国经济发展水平不高，能源短缺，许多地方缺乏高水平操作管
4、理人员，只能多地方缺乏高水平操作管理人员，只能将污水进行一级物理处理，即使已经兴将污水进行一级物理处理，即使已经兴建的许多二级污水处理工程，由于处理建的许多二级污水处理工程，由于处理成本和维持费用昂贵而经常处于间歇运成本和维持费用昂贵而经常处于间歇运行或者根本不运行的状态，导致大量建行或者根本不运行的状态，导致大量建设资金的浪费和环境污染的日趋恶化。设资金的浪费和环境污染的日趋恶化。由生态学和环境工程学两学科交叉产生的生态由生态学和环境工程学两学科交叉产生的生态由生态学和环境工程学两学科交叉产生的生态由生态学和环境工程学两学科交叉产生的生态净化污水处理技术，利用自然生态系统中物理、净化污水处理
5、技术，利用自然生态系统中物理、净化污水处理技术，利用自然生态系统中物理、净化污水处理技术，利用自然生态系统中物理、化学和生态等的协同作用实现污水的净化，具化学和生态等的协同作用实现污水的净化，具化学和生态等的协同作用实现污水的净化，具化学和生态等的协同作用实现污水的净化，具有投资少、运行费用低、维持技术水平要求低有投资少、运行费用低、维持技术水平要求低有投资少、运行费用低、维持技术水平要求低有投资少、运行费用低、维持技术水平要求低和能耗小等特点，作为传统污水处理技术的一和能耗小等特点，作为传统污水处理技术的一和能耗小等特点，作为传统污水处理技术的一和能耗小等特点，作为传统污水处理技术的一种廉价
6、替代工艺，受到世界各国的重视，成为种廉价替代工艺，受到世界各国的重视，成为种廉价替代工艺，受到世界各国的重视，成为种廉价替代工艺，受到世界各国的重视，成为污水处理领域应用研究的热点之一，近二三十污水处理领域应用研究的热点之一，近二三十污水处理领域应用研究的热点之一，近二三十污水处理领域应用研究的热点之一，近二三十年得到了迅速发展。年得到了迅速发展。年得到了迅速发展。年得到了迅速发展。生态净化污水处理技术更注重整体综合治理，生态净化污水处理技术更注重整体综合治理，生态净化污水处理技术更注重整体综合治理，生态净化污水处理技术更注重整体综合治理，已被越来越多的国家和地区所采用，水污染治已被越来越多的
7、国家和地区所采用，水污染治已被越来越多的国家和地区所采用，水污染治已被越来越多的国家和地区所采用，水污染治理正在从传统的治理技术向生态环境友好治理理正在从传统的治理技术向生态环境友好治理理正在从传统的治理技术向生态环境友好治理理正在从传统的治理技术向生态环境友好治理技术的方向发展。技术的方向发展。技术的方向发展。技术的方向发展。第一节第一节污水土地处理污水土地处理 污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人工调控污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人工调控污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人工调控污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人工调控利用土壤利用土壤利用土壤利用土壤-微生物
8、微生物微生物微生物-植物组成的生态系统使污水中的污染物净植物组成的生态系统使污水中的污染物净植物组成的生态系统使污水中的污染物净植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法。化的处理方法。化的处理方法。化的处理方法。土地处理是以土地作为主要处理系统的污水处理方法，土地处理是以土地作为主要处理系统的污水处理方法，土地处理是以土地作为主要处理系统的污水处理方法，土地处理是以土地作为主要处理系统的污水处理方法，其目的是净化污水，控制水污染，其设计参数（如负荷率）其目的是净化污水，控制水污染，其设计参数（如负荷率）其目的是净化污水，控制水污染，其设计参数（如负荷率）其目的是净化污水，控制水污染，其
9、设计参数（如负荷率）需通过试验研究确定。需通过试验研究确定。需通过试验研究确定。需通过试验研究确定。土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地和地下渗滤系统。漫流、湿地和地下渗滤系统。漫流、湿地和地下渗滤系统。漫流、湿地和地下渗滤系统。土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设施，污水的输
10、送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统等五部分组成。的收集和利用系统等五部分组成。的收集和利用系统等五部分组成。的收集和利用系统等五部分组成。污 水 土 地 处 理 BODBOD大部分是在土壤表层土中去除的。大部分是在土壤表层土中去除的。土壤中含有大量的种类繁多的异养型土壤中含有大量的种类繁多的异养型微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行粒空隙间的悬浮有
11、机物和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物新细胞。生物降解，并合成微生物新细胞。当污水处理的当污水处理的BODBOD负荷超过让土壤微负荷超过让土壤微生物分解生物分解BODBOD的生物氧化能力时，会引的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。起厌氧状态或土壤堵塞。污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水在土地处
12、理系统中的净化是一个综合净化过程。过程。一、一、土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。过程。一、一、土地处理系统的净化机
13、理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等离化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等离子形成难溶的磷酸盐）、物理吸附和沉淀（土子形成难溶的磷酸盐）、物理吸附和沉淀（土壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积），物壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积），物理化学吸附（离子交换、络合吸附）等方式被理化学吸附（离子交换、络合吸附）等方式被去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容
14、量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素的影量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素的影响。响。氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。其去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收其去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收能力以及土地处理系统等工艺因素能力以及土地处理系统等工艺因素 的影响。的影响。污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、
15、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。过程。BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 污水中的悬浮物质是依靠作物和土壤颗粒污水中的悬浮物质是依靠作物和土壤颗粒间的孔隙截留、过滤去除的。土壤颗粒的大小、间的孔隙截留、过滤去除的。土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙的形状、大小、分布和水流通道，颗粒间孔隙的形状、大小、
16、分布和水流通道，以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬浮物的截留过滤效果。若悬浮物的浓度太高、浮物的截留过滤效果。若悬浮物的浓度太高、颗粒太大，会引起土壤堵塞。颗粒太大，会引起土壤堵塞。一、一、土地处理系统的净化机理 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水在土地处理系
17、统中的净化是一个综合净化过程。过程。一、一、土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 污水经土壤处理后，水中大部分的病菌和污水经土壤处理后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可达病毒可被去除，去除率可达92929797。其去。其去除率与选用的土地处理系统工艺有关，其中地除率与选用的土地处理系统工艺有关，其中地表漫流的去除率较低，但若有较长的漫流距离表漫流的去除率较低，但若有较长的漫流距离和停留时间，也可以达到较高的去除效率。和停留时间，也可以达到较高的去除效率。污水土地处理系统的净化机
18、理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。过程。一、一、土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 重金属主要是通过物理化学吸附、化学反重金属主要是通过物理化学吸附、化学反应与沉淀等途径被去除
19、的。重金属离子在土壤应与沉淀等途径被去除的。重金属离子在土壤胶体表面进行阳离子交换而被置换、吸附，并胶体表面进行阳离子交换而被置换、吸附，并生成难溶性化合物被固定于矿物晶格中；重金生成难溶性化合物被固定于矿物晶格中；重金属与某些有机物生成可吸性鳌合物被固定于矿属与某些有机物生成可吸性鳌合物被固定于矿物质晶格中；重金属离子与土壤的某些组分进物质晶格中；重金属离子与土壤的某些组分进行化学反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等行化学反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等沉积于土壤中。沉积于土壤中。二、土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速
20、渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。气候润湿的地区。慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，故污水净慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。化效率高，出水水质优良。慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。率、灌水方式、作物选择和预处理等。快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生
21、方快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、砾石性砂土等。法。适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、砾石性砂土等。污水灌至快速滤渗田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。污水灌至快速滤渗田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧-好氧交替运行状态，好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。以净化。快速渗滤法的主要目的是补给地下水和污
22、水再生回用。进入快速渗滤快速渗滤法的主要目的是补给地下水和污水再生回用。进入快速渗滤系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流系统适用于渗透性的黏土或亚黏土，地面的最佳地表漫流系统适用于渗透性的黏土或亚黏土，地面的最佳坡度为坡度为 2 2 8 8。废水以喷灌法或漫灌法有控制地在地面上均。废水以喷灌法或漫灌法有控制地
23、在地面上均匀地漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流动过程中少量废水被匀地漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流动过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物供微生植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 土 地 处 理 基 本 工 艺 湿地
24、处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼方法。污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，污水在沿一定方向流动过程中，在耐泽性植物的湿地上，污水在沿一定方向流动过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化。水性植物和土壤共同作用下得以净化。湿地处理可直接处理污水或深度处理。污水进入系统前湿地处理可直接处理污水或深度处理。污水进入系统前需预处理。需预处理。地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理
25、系统 地下污水处理系统是将污水投配到距地面约地下污水处理系统是将污水投配到距地面约0.5m0.5m深、有深、有良好渗透性的底层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水良好渗透性的底层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化。使污水得到净化。地下渗滤系统适用于无法接入城市排水管网的小水量污地下渗滤系统适用于无法接入城市排水管网的小水量污水处理。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理。水处理。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理。土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流地表漫流系
26、统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 土地处理系统工艺类型的选择主要是根土地处理系统工艺类型的选择主要是根据土壤性质、透水性、地形、作物种类、气据土壤性质、透水性、地形、作物种类、气候条件和废水处理程度的要求来选择。候条件和废水处理程度的要求来选择。土地处理系统的主要工艺参数为负荷率。土地处理系统的主要工艺参数为负荷率。常用的负荷率有水量负荷和有机负荷，有时常用的负荷率有水量负荷和有机负荷，有时还辅以氮负荷和磷负荷。还辅以氮负荷和磷负荷。三、土 地 处 理 系 统 的 工 艺 选 择 和 工 艺 参 数表表表表3-2 3
27、-2 国内几种污水土地处理系统的运行数据国内几种污水土地处理系统的运行数据国内几种污水土地处理系统的运行数据国内几种污水土地处理系统的运行数据场场场场地地地地处处处处理工理工理工理工艺艺艺艺处处处处 理理理理 水水水水量量量量（mm3 3/d/d）处处处处理效果（理效果（理效果（理效果（%）BODBODBODBODCODCODCODCODSSSSSSSSTOCTOCTOCTOCTNTNTNTNTPTPTPTP沈阳西慢沈阳西慢沈阳西慢沈阳西慢滤滤滤滤系系系系统统统统80080080080096.8796.8796.8796.87 87.6087.6087.6087.60 52.5752.5752
28、.5752.5783.5983.5983.5983.5982.3882.3882.3882.3892.3492.3492.3492.34北北北北京京京京昌昌昌昌平平平平快快快快滤滤滤滤系系系系统统统统50050050050095.8095.8095.8095.80 91.9091.9091.9091.90 71.9871.9871.9871.9882.4082.4082.4082.4079.3079.3079.3079.3089.0089.0089.0089.00北北北北京京京京昌昌昌昌平平平平地地地地表表表表漫漫漫漫流流流流60060060060084.8084.8084.8084.80 8
29、0.2080.2080.2080.20 90.9090.9090.9090.9071.5071.5071.5071.5061.6061.6061.6061.60 表表表表3-3 3-3 污水土地处理技术的适用范围污水土地处理技术的适用范围污水土地处理技术的适用范围污水土地处理技术的适用范围 mm3 3/d/d第二节第二节人工湿地处理人工湿地处理 人工湿地技术利用自然生态系统中的人工湿地技术利用自然生态系统中的物理、化学和生态等协同作用实现污水的物理、化学和生态等协同作用实现污水的净化，具有出水水质好，氮、磷去除效率净化，具有出水水质好，氮、磷去除效率高，运行维护管理方便，投资及运转费用高，运行
30、维护管理方便，投资及运转费用低等特点，低等特点，20世纪世纪80年代以来，在我国得年代以来，在我国得到了迅速发展。到了迅速发展。1987年，天津市环境保护研究所建成年，天津市环境保护研究所建成我国我国第一座芦苇湿地工程第一座芦苇湿地工程；1990年，华南年，华南环境保护研究所建成深圳环境保护研究所建成深圳白泥坑人工湿地白泥坑人工湿地示范工程，以及近年来成都市示范工程，以及近年来成都市活水公园活水公园和和沈阳市建成通水的沈阳市建成通水的马官桥污水生态处理厂马官桥污水生态处理厂，都是人工湿地污水处理的典型范例。都是人工湿地污水处理的典型范例。建设中的人工湿地处理试验系统人人 工工 湿湿 地地 系系
31、 统统无植物时人工湿地系统空白试验人工湿地系统植物栽种昆明滇池人工湿地处理暴雨径流试验系统沉砂池格栅湿地1泄洪沟泻洪闸示范工程（占地示范工程（占地6.2公顷）公顷）人工湿地处理暴雨示范工程一、一、湿地与人工湿地概念湿地与人工湿地概念1湿湿 地地湿地湿地湿地湿地(wetland)(wetland)是陆生生态与水生生态之间的是陆生生态与水生生态之间的是陆生生态与水生生态之间的是陆生生态与水生生态之间的过渡地带，其基质过渡地带，其基质过渡地带，其基质过渡地带，其基质(土壤、砂、卵石等土壤、砂、卵石等土壤、砂、卵石等土壤、砂、卵石等)在一年在一年在一年在一年中大部分时间处于水饱和状态或被浅水所淹没，中
32、大部分时间处于水饱和状态或被浅水所淹没，中大部分时间处于水饱和状态或被浅水所淹没，中大部分时间处于水饱和状态或被浅水所淹没，长期或间歇地生长有水生植物。长期或间歇地生长有水生植物。长期或间歇地生长有水生植物。长期或间歇地生长有水生植物。19821982年年年年3 3月月月月1212日修正的日修正的日修正的日修正的“国际湿地公约国际湿地公约国际湿地公约国际湿地公约”中，把湿地定义中，把湿地定义中，把湿地定义中，把湿地定义为：为：为：为：“不问其天然或人工，长久或暂时性沼泽不问其天然或人工，长久或暂时性沼泽不问其天然或人工，长久或暂时性沼泽不问其天然或人工，长久或暂时性沼泽地、湿原、泥炭地或水域地
33、带，带有或静止或地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动或为淡水、半咸水，包括低潮时不超过流动或为淡水、半咸水，包括低潮时不超过流动或为淡水、半咸水，包括低潮时不超过流动或为淡水、半咸水，包括低潮时不超过6m6m的水域的水域的水域的水域”。2人工湿地人工湿地人工湿地（人工湿地（人工湿地（人工湿地（CWCW，Constructed WetlandConstructed Wetland），），），），美国著名的湿地研究、设计与管理专家美国著名的湿地研究、设计与管理专家美国著名的湿地研究、设计与管理专家美国著名的湿地
34、研究、设计与管理专家HammerHammer等人将人工湿地定义为：等人将人工湿地定义为：等人将人工湿地定义为：等人将人工湿地定义为：一个为了人一个为了人一个为了人一个为了人类的利用和利益，类的利用和利益，类的利用和利益，类的利用和利益，通过模拟自然湿地通过模拟自然湿地通过模拟自然湿地通过模拟自然湿地，人为人为人为人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、动物和水体组成的复合体。动物和水体组成的复合体。动物和水体组成的复合体。动物和水体组成的复合体。有人认为：有人认为：有人认
35、为：有人认为：人工湿人工湿人工湿人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能地是指通过模拟天然湿地的结构与功能地是指通过模拟天然湿地的结构与功能地是指通过模拟天然湿地的结构与功能，选择选择选择选择一定的地理位置与地形一定的地理位置与地形一定的地理位置与地形一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为根据人们的需要人为根据人们的需要人为根据人们的需要人为设计与建造的湿地。设计与建造的湿地。设计与建造的湿地。设计与建造的湿地。三、人工湿地工艺原理三、人工湿地工艺原理 1 人工湿地组成与结构类型人工湿地组成与结构类型 2 人工湿地去除污染物的机理人工湿地去除污染物的机理1人工湿地组成与结构类型人工湿地组成与
36、结构类型 1）人工湿地的组成）人工湿地的组成人工湿地由五部分组成：水，基质，植物，人工湿地由五部分组成：水，基质，植物，水生动物及其微生物群落。水生动物及其微生物群落。湿地净化污水主要是靠基质湿地净化污水主要是靠基质-微生物微生物-植物植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用来实现。三重协调作用来实现。（2 2）基质）基质）基质）基质 主要有：石块、砾石、砂粒、细砂、砂土和土主要有：石块、砾石、砂粒、细砂、砂土和土主要有：石块、砾石、砂粒、细砂、砂土和土主要有：石块、砾石、砂粒、细砂、砂土和土壤等。这些基质既可为微生物的生长提供稳定的依附表面，也
37、壤等。这些基质既可为微生物的生长提供稳定的依附表面，也壤等。这些基质既可为微生物的生长提供稳定的依附表面，也壤等。这些基质既可为微生物的生长提供稳定的依附表面，也可为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质，当污水流可为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质，当污水流可为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质，当污水流可为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质，当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、经人工湿地时，基质通过一些物理、化学途径（如吸附、吸收、经人工湿地时，基质通过一些物理、化学途径（如吸附、吸收、经人工湿地时，基质通过一些物理、化学途径（如吸附、吸收
38、、过滤、络合反应和离子交换等）来净化污水中的各种有机污染过滤、络合反应和离子交换等）来净化污水中的各种有机污染过滤、络合反应和离子交换等）来净化污水中的各种有机污染过滤、络合反应和离子交换等）来净化污水中的各种有机污染物。物。物。物。（1 1）水体：）水体：）水体：）水体：是人工湿地处理的对象，它在人工湿地系统是人工湿地处理的对象，它在人工湿地系统是人工湿地处理的对象，它在人工湿地系统是人工湿地处理的对象，它在人工湿地系统中具有很重要的意义，目前人工湿地处理对象水体十分广泛，中具有很重要的意义，目前人工湿地处理对象水体十分广泛，中具有很重要的意义，目前人工湿地处理对象水体十分广泛，中具有很重要
39、的意义，目前人工湿地处理对象水体十分广泛，今后其所处理的对象水体将进一步拓宽。今后其所处理的对象水体将进一步拓宽。今后其所处理的对象水体将进一步拓宽。今后其所处理的对象水体将进一步拓宽。（3 3）水生湿地植物：）水生湿地植物：）水生湿地植物：）水生湿地植物：水生湿地植物是人工湿地的重要组水生湿地植物是人工湿地的重要组水生湿地植物是人工湿地的重要组水生湿地植物是人工湿地的重要组成部分，对污染物的降解和去除有重要作用。成部分，对污染物的降解和去除有重要作用。成部分，对污染物的降解和去除有重要作用。成部分，对污染物的降解和去除有重要作用。（4 4）微生物：）微生物：）微生物：）微生物：微生物在湿地基
40、质中与其他动物和植物共生微生物在湿地基质中与其他动物和植物共生微生物在湿地基质中与其他动物和植物共生微生物在湿地基质中与其他动物和植物共生体的相互关系起着核心作用。体的相互关系起着核心作用。体的相互关系起着核心作用。体的相互关系起着核心作用。可分为三种类型：可分为三种类型：可分为三种类型：可分为三种类型：2）人工湿地的类型）人工湿地的类型污污污污水水水水在在在在填填填填料料料料表表表表面面面面下下下下渗渗渗渗流流流流，充充充充分分分分利利利利用用用用填填填填料料料料表表表表面面面面及及及及植植植植物物物物根根根根系系系系上上上上生生生生物物物物膜膜膜膜及及及及其其其其他他他他作作作作用用用用处
41、处处处理理理理污污污污水水水水。水水水水力力力力负负负负荷荷荷荷与与与与污污污污染染染染负负负负荷荷荷荷较较较较大大大大，对对对对BODBOD，CODCOD及及及及重重重重金金金金属属属属等等等等处处处处理理理理效效效效果果果果好好好好,它它它它在在在在污污污污水水水水处处处处理理理理中中中中得得得得到到到到了了了了广广广广泛泛泛泛的的的的应应应应用。用。用。用。（2 2）SWSW型型型型潜流湿地潜流湿地潜流湿地潜流湿地（1 1）SFWSFW型型型型地表流湿地地表流湿地地表流湿地地表流湿地（3 3）VFWVFW型型型型垂直流湿地垂直流湿地垂直流湿地垂直流湿地与自然湿地最接近，与自然湿地最接近，
42、与自然湿地最接近，与自然湿地最接近，污水缓慢从湿地表面流污水缓慢从湿地表面流污水缓慢从湿地表面流污水缓慢从湿地表面流过，水深较浅过，水深较浅过，水深较浅过，水深较浅(一般在一般在一般在一般在0.1m0.1m0.6m)0.6m)。投资少、。投资少、。投资少、。投资少、操作简单、运行费用低，操作简单、运行费用低，操作简单、运行费用低，操作简单、运行费用低，但占地大，水力负荷小，但占地大，水力负荷小，但占地大，水力负荷小，但占地大，水力负荷小，净化能力有限，系统运净化能力有限，系统运净化能力有限，系统运净化能力有限，系统运行受气候影响大，夏季行受气候影响大，夏季行受气候影响大，夏季行受气候影响大，夏
43、季易孽生蚊虫。易孽生蚊虫。易孽生蚊虫。易孽生蚊虫。综综综综合合合合了了了了SFWSFW 和和和和SWSW的的的的特特特特性性性性，污污污污水水水水从从从从湿湿湿湿地地地地表表表表面面面面纵纵纵纵向向向向流流流流入入入入填填填填料料料料床床床床底底底底，水水水水流流流流流流流流经经经经床床床床体体体体后后后后被被被被铺铺铺铺设设设设在在在在出出出出水水水水端端端端底底底底部部部部的的的的集集集集水水水水管管管管收收收收集集集集而而而而排排排排出出出出处处处处理理理理系系系系统统统统，床床床床体体体体处处处处于于于于不不不不饱饱饱饱和和和和状状状状态态态态，OO2 2通通通通过过过过大大大大气气气
44、气扩扩扩扩散散散散与与与与植植植植物物物物根根根根传传传传输输输输进进进进入入入入湿湿湿湿地地地地，硝硝硝硝化化化化能能能能力力力力强强强强，适适适适于于于于处处处处理理理理氨氨氨氨氮氮氮氮含含含含量高的污水量高的污水量高的污水量高的污水2人工湿地去除污染物的机理人工湿地去除污染物的机理 人工湿地对污水的处理综合了物理、化学和人工湿地对污水的处理综合了物理、化学和人工湿地对污水的处理综合了物理、化学和人工湿地对污水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用，对许多污染物都有很好的去生物的三种作用，对许多污染物都有很好的去生物的三种作用，对许多污染物都有很好的去生物的三种作用，对许多污染物都有很好的
45、去除效果，污染物种类不同其去除机理也不尽相除效果，污染物种类不同其去除机理也不尽相除效果，污染物种类不同其去除机理也不尽相除效果，污染物种类不同其去除机理也不尽相同。同。同。同。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系由于湿地系统成熟后，填料表面和植物根系由于湿地系统成熟后，填料表面和植物根系由于湿地系统成熟后，填料表面和植物根系由于大量微生物生长而形成生物膜，污水流经生物大量微生物生长而形成生物膜，污水流经生物大量微生物生长而形成生物膜，污水流经生物大量微生物生长而形成生物膜，污水流经生物膜时，大量的膜时，大量的膜时，大量的膜时，大量的SSSS被填料和植物根系阻挡截留，被填料和植物根系阻挡截留，被
46、填料和植物根系阻挡截留，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、同化及异化有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化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。作用而被去除。作用而被去除。作用而被去除。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使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、厌氧状其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，而且还可以通过硝化
47、、反硝化作用将其除态，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除态，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除态，而且还可以通过硝化、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去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将去，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。污染物最终除去。污染物最终除去。污染物最终除去。人人工工湿湿地地对对有有机机污污染染物物具具有有较较强强的的去除能力。去除能力。不不溶溶性性有有机机物物通通过过在在湿湿地地基基质质中中的的沉沉积积、过过滤滤作作用用可可以以很很快快地地被被截截留留进而被分解或利用进而被分解或利用；可可溶
48、溶性性有有机机物物则则通通过过植植物物根根系系生生物物膜膜的的吸吸附附、吸吸收收及及厌厌氧氧好好氧氧生生物物代代谢降解过程而被分解去除。谢降解过程而被分解去除。（1）有机物的去除机理）有机物的去除机理 人工湿地中微生物种群在人工湿地污水净人工湿地中微生物种群在人工湿地污水净人工湿地中微生物种群在人工湿地污水净人工湿地中微生物种群在人工湿地污水净化过程中起着极其重要的作用，主要的生物化化过程中起着极其重要的作用，主要的生物化化过程中起着极其重要的作用，主要的生物化化过程中起着极其重要的作用，主要的生物化学反应大多是在微生物和酶的作用下进行的。学反应大多是在微生物和酶的作用下进行的。学反应大多是在
49、微生物和酶的作用下进行的。学反应大多是在微生物和酶的作用下进行的。人工湿地中的微生物极其丰富，芦苇床系人工湿地中的微生物极其丰富，芦苇床系人工湿地中的微生物极其丰富，芦苇床系人工湿地中的微生物极其丰富，芦苇床系统根表面根际土的细菌数量可达统根表面根际土的细菌数量可达统根表面根际土的细菌数量可达统根表面根际土的细菌数量可达10108 8个个个个/g(/g(干重干重干重干重)，且趋于稳定，季节变化不大。不同的湿地，且趋于稳定，季节变化不大。不同的湿地，且趋于稳定，季节变化不大。不同的湿地，且趋于稳定，季节变化不大。不同的湿地类型中具有不同的优势菌属：人工芦苇湿地系类型中具有不同的优势菌属：人工芦苇
50、湿地系类型中具有不同的优势菌属：人工芦苇湿地系类型中具有不同的优势菌属：人工芦苇湿地系统中的优势菌属主要有统中的优势菌属主要有统中的优势菌属主要有统中的优势菌属主要有3 3种，与天然的芦苇床种，与天然的芦苇床种，与天然的芦苇床种，与天然的芦苇床中的优势微生物组成基本相等。中的优势微生物组成基本相等。中的优势微生物组成基本相等。中的优势微生物组成基本相等。几种优势菌属均为快速生长微生物，而且几种优势菌属均为快速生长微生物，而且几种优势菌属均为快速生长微生物，而且几种优势菌属均为快速生长微生物，而且其体内大多含有降解质粒，它们是污水中有机其体内大多含有降解质粒，它们是污水中有机其体内大多含有降解质