第九章 污染生態(tài)工程

1、一、環(huán)境污染概述一、環(huán)境污染概述 生物圈：生物圈：生活物質(zhì)及其生命活動(dòng)的產(chǎn)物所集中的圈層，生活物質(zhì)及其生命活動(dòng)的產(chǎn)物所集中的圈層，其范圍從海平面以下其范圍從海平面以下12Km的深度到海平面以上約的深度到海平面以上約10Km的高度。的高度。 生態(tài)環(huán)境污染：生態(tài)環(huán)境污染：生物圈中人類賴以生存的水、空氣、土生物圈中人類賴以生存的水、空氣、土壤等資源的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性發(fā)生了改變，直接壤等資源的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性發(fā)生了改變，直接或間接地危及到人類的生存和發(fā)展?；蜷g接地危及到人類的生存和發(fā)展。 環(huán)境污染的哲學(xué)理解：環(huán)境污染的哲學(xué)理解：資源的一種不適當(dāng)?shù)姆峙湫问劫Y源的一種不適當(dāng)?shù)姆峙湫问降诰耪碌诰?/p>

2、章 污染生態(tài)工程污染生態(tài)工程生態(tài)環(huán)境惡化特征生態(tài)環(huán)境惡化特征n人類潛能與環(huán)境阻力之間的矛盾日益嚴(yán)重；人類潛能與環(huán)境阻力之間的矛盾日益嚴(yán)重；n自然生態(tài)環(huán)境的日益縮小與人工生態(tài)環(huán)境的自然生態(tài)環(huán)境的日益縮小與人工生態(tài)環(huán)境的不斷擴(kuò)大；不斷擴(kuò)大；n生態(tài)環(huán)境的惡化帶有機(jī)械破壞和化學(xué)污染兩生態(tài)環(huán)境的惡化帶有機(jī)械破壞和化學(xué)污染兩癥并發(fā)的特征。癥并發(fā)的特征。污染的主要影響因素分析污染的主要影響因素分析1、人口激增是環(huán)境惡化的重要原因、人口激增是環(huán)境惡化的重要原因例如：幾乎所有的殺蟲(chóng)劑都是二戰(zhàn)以后研制成功。例如：幾乎所有的殺蟲(chóng)劑都是二戰(zhàn)以后研制成功。2、重視經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)甚于重視環(huán)境保護(hù)、重視經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)甚于重視環(huán)境保護(hù)未

3、成功樹(shù)立未成功樹(shù)立“環(huán)境本身也是一種有價(jià)資源環(huán)境本身也是一種有價(jià)資源”的觀念。的觀念。環(huán)境的基本功能：環(huán)境的基本功能：1、生存性功能生存性功能滿足人類基本生存和生理需滿足人類基本生存和生理需要的基本功能。要的基本功能。2、生產(chǎn)性功能生產(chǎn)性功能為人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)提供一定的為人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)提供一定的容納、分解、凈化廢物的空間的功能。容納、分解、凈化廢物的空間的功能。生態(tài)環(huán)境的價(jià)值屬性生態(tài)環(huán)境的價(jià)值屬性n生態(tài)環(huán)境的固有價(jià)值生態(tài)環(huán)境的固有價(jià)值n生態(tài)環(huán)境的經(jīng)濟(jì)價(jià)值生態(tài)環(huán)境的經(jīng)濟(jì)價(jià)值n生態(tài)環(huán)境的社會(huì)價(jià)值生態(tài)環(huán)境的社會(huì)價(jià)值（人與自然方面（人與自然方面 & 人與人方面）人與人方面） 二、環(huán)境污染現(xiàn)狀二、環(huán)境污染現(xiàn)狀

4、n大氣層的污染大氣層的污染n淡水生態(tài)系統(tǒng)的污染淡水生態(tài)系統(tǒng)的污染n海洋生態(tài)環(huán)境的污染海洋生態(tài)環(huán)境的污染n土壤生態(tài)系統(tǒng)的污染土壤生態(tài)系統(tǒng)的污染大氣層的污染n大氣中的污染物或由它轉(zhuǎn)化成的二次污染物的濃度達(dá)到了有害程度的現(xiàn)象稱為大氣污染。由于人為或自然因素導(dǎo)致大氣中的某些組分含量發(fā)生改變，從而引起了大氣污染。 火山噴發(fā)引起的大氣污染 人為引起的大氣污染主要的大氣污染物：主要的大氣污染物： 二氧化碳二氧化碳 氯氟烷烴氯氟烷烴 甲烷甲烷 氧化亞氮氧化亞氮 氮氧化物和硫氧化物氮氧化物和硫氧化物 煙塵煙塵 重金屬重金屬 酸雨造成的破壞煙霧造成的破壞臭氧層破壞包圍地球的臭氧層南極上空的臭氧層空洞曾淡水生態(tài)系統(tǒng)

5、的污染n 人類可利用的淡水資源主人類可利用的淡水資源主要是江河湖泊、地下水和要是江河湖泊、地下水和降水。隨著人口增加、工降水。隨著人口增加、工農(nóng)業(yè)用水激增，世界的淡農(nóng)業(yè)用水激增，世界的淡水用量一直在穩(wěn)步增長(zhǎng)。水用量一直在穩(wěn)步增長(zhǎng)。在過(guò)去的三個(gè)世紀(jì)內(nèi)，人在過(guò)去的三個(gè)世紀(jì)內(nèi)，人類的用水量已增加了類的用水量已增加了35倍倍以上。水資源污染、水土以上。水資源污染、水土流失加劇，使得淡水資源流失加劇，使得淡水資源已經(jīng)成為一種限制性的資已經(jīng)成為一種限制性的資源。源。土壤生態(tài)系統(tǒng)的污染 n隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素已成為多種污染物的接受體，受到了直接和持久的危害。當(dāng)前我國(guó)受污染農(nóng)田面積已多達(dá)200

6、0萬(wàn)hm2，約占耕地面積的15，如不及時(shí)采取有效的管理和防治措施，受污染農(nóng)田面積勢(shì)必將進(jìn)一步擴(kuò)大。n土壤污染物主要包括：有機(jī)污染物，如農(nóng)藥、除草劑等，無(wú)機(jī)污染物，如化肥、重金屬類等，固體廢棄物，如污泥、生活垃圾、礦渣粉、煤灰等；有害微生物，如腸細(xì)菌、結(jié)核桿菌等。 三、污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化三、污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化一般規(guī)律：由不穩(wěn)定轉(zhuǎn)向穩(wěn)定，或由穩(wěn)定一般規(guī)律：由不穩(wěn)定轉(zhuǎn)向穩(wěn)定，或由穩(wěn)定轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定。轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定。n物理遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律物理遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律n化學(xué)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律化學(xué)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律n生物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律生物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律稀釋稀釋沉淀沉淀 中和中和 氧化還原氧化還原光化學(xué)反應(yīng)光化學(xué)反應(yīng) 生物降解生物降解

7、 生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化 積累、濃縮和放大積累、濃縮和放大 四、環(huán)境生態(tài)工程四、環(huán)境生態(tài)工程 總總則則利用生態(tài)系統(tǒng)自凈能力消除污染利用生態(tài)系統(tǒng)自凈能力消除污染n人工濕地污水處理生態(tài)工程人工濕地污水處理生態(tài)工程n氧化塘污水處理生態(tài)工程氧化塘污水處理生態(tài)工程n污水土地處理生態(tài)工程污水土地處理生態(tài)工程n城市垃圾及污泥處理生態(tài)工程城市垃圾及污泥處理生態(tài)工程n重金屬污染土壤治理生態(tài)工程重金屬污染土壤治理生態(tài)工程n城市林網(wǎng)綠地生態(tài)工程城市林網(wǎng)綠地生態(tài)工程人工濕地污水處理生態(tài)工程人工濕地污水處理生態(tài)工程人工濕地系統(tǒng)（人工濕地系統(tǒng)（Constucted wetlandConstucted wetland），），是指

8、以工程方式構(gòu)筑池深小于是指以工程方式構(gòu)筑池深小于 1.51.5 左右的左右的池塘或溝渠并種植水生植物后，導(dǎo)入污水進(jìn)行池塘或溝渠并種植水生植物后，導(dǎo)入污水進(jìn)行凈化處理的技術(shù)。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署出凈化處理的技術(shù)。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署出 版版的的人工濕地處理城市廢水手冊(cè)人工濕地處理城市廢水手冊(cè)所述，人工所述，人工濕地系統(tǒng)已有濕地系統(tǒng)已有4040 余年的應(yīng)用歷史。只要設(shè)計(jì)余年的應(yīng)用歷史。只要設(shè)計(jì)及操作得當(dāng)，人工濕地系統(tǒng)是可靠、有效的自及操作得當(dāng)，人工濕地系統(tǒng)是可靠、有效的自然凈化處理系統(tǒng)，然凈化處理系統(tǒng)， 處理水質(zhì)可達(dá)二級(jí)至三級(jí)處理水質(zhì)可達(dá)二級(jí)至三級(jí)處理的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。處理的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 1.1.人工濕地系統(tǒng)

9、的概念人工濕地系統(tǒng)的概念2. 2. 人工濕地凈化廢水的機(jī)理人工濕地凈化廢水的機(jī)理人工濕地是由基質(zhì)、水體、植物、動(dòng)物和微生物人工濕地是由基質(zhì)、水體、植物、動(dòng)物和微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)。生活在土壤中的微生物（細(xì)菌和真組成的生態(tài)系統(tǒng)。生活在土壤中的微生物（細(xì)菌和真菌）在有機(jī)物的去除中起主要作用，濕地植物的根系菌）在有機(jī)物的去除中起主要作用，濕地植物的根系將氧氣帶入周?chē)耐寥?，但遠(yuǎn)離根部的環(huán)境處于厭氧將氧氣帶入周?chē)耐寥?，但遠(yuǎn)離根部的環(huán)境處于厭氧，形成處理環(huán)境的變化帶，這就加強(qiáng)了人工濕地去除，形成處理環(huán)境的變化帶，這就加強(qiáng)了人工濕地去除復(fù)雜污染物及難處理污染物的能力。大部分有機(jī)物的復(fù)雜污染物及難處理污染

10、物的能力。大部分有機(jī)物的去除是靠土壤中的微生物，但某些污染物如重金屬、去除是靠土壤中的微生物，但某些污染物如重金屬、硫、磷等依賴于土壤和植物的作用。硫、磷等依賴于土壤和植物的作用。懸浮物去除懸浮物去除 污水中的懸浮物含有大量的污染物質(zhì)，例如有機(jī)物、污水中的懸浮物含有大量的污染物質(zhì)，例如有機(jī)物、氮磷、重金屬和病原菌等，因此去除懸浮物可以提高污氮磷、重金屬和病原菌等，因此去除懸浮物可以提高污水的去除率。懸浮物主要通過(guò)過(guò)濾、沉淀、濕地介質(zhì)表水的去除率。懸浮物主要通過(guò)過(guò)濾、沉淀、濕地介質(zhì)表面的吸附及微生物生長(zhǎng)等作用從水中去除。濕地對(duì)懸浮面的吸附及微生物生長(zhǎng)等作用從水中去除。濕地對(duì)懸浮物的去除非常有效，

11、懸浮固體出水值一般低于物的去除非常有效，懸浮固體出水值一般低于10mg/L10mg/L。為防止在進(jìn)水口附近發(fā)生堵塞，進(jìn)水前必須設(shè)置預(yù)處理為防止在進(jìn)水口附近發(fā)生堵塞，進(jìn)水前必須設(shè)置預(yù)處理以降低總固體濃度，一般設(shè)置沉淀池即可。以降低總固體濃度，一般設(shè)置沉淀池即可。有機(jī)物的去除有機(jī)物的去除污水中的有機(jī)物包括包括顆粒性有機(jī)物和溶解性有機(jī)污水中的有機(jī)物包括包括顆粒性有機(jī)物和溶解性有機(jī)物。前者通過(guò)沉淀和過(guò)濾可迅速去除，而后者則通過(guò)植物。前者通過(guò)沉淀和過(guò)濾可迅速去除，而后者則通過(guò)植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過(guò)程被分解物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過(guò)程被分解而去除。微生物降解有機(jī)物又分為好

12、氧降解和厭氧降解而去除。微生物降解有機(jī)物又分為好氧降解和厭氧降解。好氧降解主要由好氧好氧降解主要由好氧異異養(yǎng)養(yǎng)菌菌控制：控制：CH2O+O2=CO2+H2O厭氧降解由兼性厭氧菌和專性厭氧菌控制，該過(guò)程分厭氧降解由兼性厭氧菌和專性厭氧菌控制，該過(guò)程分兩步進(jìn)行。第一步主要產(chǎn)物為脂肪酸，如乙酸、乳酸、兩步進(jìn)行。第一步主要產(chǎn)物為脂肪酸，如乙酸、乳酸、乙醇、乙醇、CO2和和H2。 C6H12O6+2H2O=2CH3COOH+4H2+2CO2 C6H12O6=2CH3CHOHCOOH C6H12O6=2CO2+2CH3CH2OH硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌利用上述脂肪酸進(jìn)行代謝活動(dòng)。硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌利用上

13、述脂肪酸進(jìn)行代謝活動(dòng)。 CH3COOH+H2SO4=2CO2+2H2O+H2S CH3COOH+4H2=2H2O+2CH4 CO2+4H2=CH4+2H2OBOD的去除包括幾個(gè)生物化學(xué)過(guò)程：好氧呼吸，厭氧消減的去除包括幾個(gè)生物化學(xué)過(guò)程：好氧呼吸，厭氧消減和硫酸鹽還原。和硫酸鹽還原。氮、磷的去除氮、磷的去除污水中的氮包括無(wú)機(jī)氮和有機(jī)氮。無(wú)機(jī)氮包括氨氮、污水中的氮包括無(wú)機(jī)氮和有機(jī)氮。無(wú)機(jī)氮包括氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽。有機(jī)氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧亞硝酸鹽和硝酸鹽。有機(jī)氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。研究表明，人工濕地處理系統(tǒng)對(duì)氮的去除作用包括基啶。研究表明，人工濕地處理系統(tǒng)對(duì)氮的去除作用包括基質(zhì)

14、的吸附、過(guò)濾、沉淀、揮發(fā)、植物的吸收和微生物硝化質(zhì)的吸附、過(guò)濾、沉淀、揮發(fā)、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。、反硝化作用。人工濕地系統(tǒng)中對(duì)人工濕地系統(tǒng)中對(duì)P P的去除主要通過(guò)下面三個(gè)方面：微的去除主要通過(guò)下面三個(gè)方面：微生物正常的同化或植物的吸收作用；聚磷菌的過(guò)量攝生物正常的同化或植物的吸收作用；聚磷菌的過(guò)量攝P P作用作用；基質(zhì)的物理化合作用。其中最主要的是基質(zhì)對(duì)；基質(zhì)的物理化合作用。其中最主要的是基質(zhì)對(duì)P P的吸附作的吸附作用及其納用及其納P P容量，其吸附作用與基質(zhì)中容量，其吸附作用與基質(zhì)中Fe Fe ，Al Al 和和CaCa等金屬等金屬離子有關(guān)，而植物吸收對(duì)離子有關(guān)，而植物吸收對(duì)

15、P P的去除效率影響不大。的去除效率影響不大。重金屬去除重金屬去除 人工濕地對(duì)重金屬也有很強(qiáng)的去除能力。金屬離人工濕地對(duì)重金屬也有很強(qiáng)的去除能力。金屬離子去除機(jī)理主要有：植物的吸收和富集作用、土壤膠子去除機(jī)理主要有：植物的吸收和富集作用、土壤膠體顆粒的吸附、懸浮顆粒的過(guò)濾和沉淀，人工濕地對(duì)體顆粒的吸附、懸浮顆粒的過(guò)濾和沉淀，人工濕地對(duì)污水中重金屬去除是通過(guò)植物、微生物、土壤基質(zhì)等污水中重金屬去除是通過(guò)植物、微生物、土壤基質(zhì)等組成成分共同起作用的組成成分共同起作用的。3. 3. 人工濕地的組成人工濕地的組成絕大多數(shù)人工濕地由五部分構(gòu)成：絕大多數(shù)人工濕地由五部分構(gòu)成： 基質(zhì)，基質(zhì)，具有透水性，如土

16、壤、砂、礫石；具有透水性，如土壤、砂、礫石； 水體水體（在基質(zhì)表面上或下流動(dòng)的水）；（在基質(zhì)表面上或下流動(dòng)的水）； 植物，植物，適于在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長(zhǎng)，如蘆葦；適于在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長(zhǎng)，如蘆葦； 無(wú)脊椎或脊椎無(wú)脊椎或脊椎動(dòng)物動(dòng)物； 好氧或厭氧好氧或厭氧微生物微生物種群。種群。濕地系統(tǒng)正是在這種有一定長(zhǎng)寬比和底面坡濕地系統(tǒng)正是在這種有一定長(zhǎng)寬比和底面坡度的洼地中，由土壤和填料（如礫石等）混合度的洼地中，由土壤和填料（如礫石等）混合組成的填料床，污水在床體的填料縫隙中流動(dòng)組成的填料床，污水在床體的填料縫隙中流動(dòng)或在床體表面流動(dòng)，并在床體表面種植具有性或在床體表面流動(dòng)，并在床體表面種植具有

17、性能好、成活率高、抗水性強(qiáng)、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、美能好、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（如蘆葦、蒲草觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物（如蘆葦、蒲草等），從而形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)系統(tǒng)。等），從而形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)系統(tǒng)。 植物植物植物是人工濕地的重要組成部分。人工濕地凈化植物是人工濕地的重要組成部分。人工濕地凈化污水過(guò)程中污水過(guò)程中, , 植物的作用可以歸納為植物的作用可以歸納為3 3個(gè)重要的方面?zhèn)€重要的方面: : 回收利用污水中可利用態(tài)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收利用污水中可利用態(tài)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), , 吸附、吸附、富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì)富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì); ; 為根區(qū)好氧

18、微生物輸送氧氣為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣; ; 增強(qiáng)和維持介質(zhì)的水力傳輸。增強(qiáng)和維持介質(zhì)的水力傳輸。一般來(lái)說(shuō)一般來(lái)說(shuō), , 選擇濕地植物要注意幾個(gè)原則：選擇濕地植物要注意幾個(gè)原則：凈化能力，耐污能力和抗寒、抗熱能力強(qiáng)，對(duì)不同凈化能力，耐污能力和抗寒、抗熱能力強(qiáng)，對(duì)不同的污染物采用相應(yīng)的植物種類；的污染物采用相應(yīng)的植物種類；選擇在本地適應(yīng)性好的植物，最好是本地植物；選擇在本地適應(yīng)性好的植物，最好是本地植物；根系發(fā)達(dá)、生物量大；根系發(fā)達(dá)、生物量大；抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng)；抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng)；最好有廣泛用途或經(jīng)濟(jì)價(jià)值；最好有廣泛用途或經(jīng)濟(jì)價(jià)值；易管理，綜合利用價(jià)值高。易管理，綜合利用價(jià)值高。不同的植物類型對(duì)不同的

19、污染物質(zhì)具有一定的針對(duì)性不同的植物類型對(duì)不同的污染物質(zhì)具有一定的針對(duì)性。對(duì)氮磷去除效果較好的濕地植物，如茭白、蘆葦、水燭。對(duì)氮磷去除效果較好的濕地植物，如茭白、蘆葦、水燭、燈心草。對(duì)重金屬有較好的去除作用的植物是：寬葉香、燈心草。對(duì)重金屬有較好的去除作用的植物是：寬葉香蒲，且對(duì)蒲，且對(duì)PbPb、ZnZn、Cd Cd 等重金屬有較好的去除作用。等重金屬有較好的去除作用。微生物微生物人工濕地中微生物是凈化污水的人工濕地中微生物是凈化污水的“主力軍主力軍”。其數(shù)量在。其數(shù)量在一定程度上可反映人工濕地凈化污水的能力。它們把有機(jī)質(zhì)一定程度上可反映人工濕地凈化污水的能力。它們把有機(jī)質(zhì)作為作為豐富能源豐富能

20、源，將其轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量。人工濕地在處，將其轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量。人工濕地在處理污水之前，各類微生物的數(shù)量與自然濕地基本相同。但隨理污水之前，各類微生物的數(shù)量與自然濕地基本相同。但隨著污水不斷進(jìn)入人工濕地系統(tǒng)，某些微生物的數(shù)量將逐漸增著污水不斷進(jìn)入人工濕地系統(tǒng)，某些微生物的數(shù)量將逐漸增加，并在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大值而趨于穩(wěn)定。加，并在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大值而趨于穩(wěn)定。人工濕地系統(tǒng)中的微生物主要去除污水中的有機(jī)質(zhì)和人工濕地系統(tǒng)中的微生物主要去除污水中的有機(jī)質(zhì)和N N，某些難降解的有機(jī)物質(zhì)和有毒物質(zhì)需要運(yùn)用微生物的誘發(fā)變某些難降解的有機(jī)物質(zhì)和有毒物質(zhì)需要運(yùn)用微生物的誘發(fā)變異特性，培育馴化適宜吸收和

21、消化這些有機(jī)物質(zhì)和有毒物質(zhì)異特性，培育馴化適宜吸收和消化這些有機(jī)物質(zhì)和有毒物質(zhì)的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌，進(jìn)行降解。人工濕地中微生物的活動(dòng)是濕地凈的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌，進(jìn)行降解。人工濕地中微生物的活動(dòng)是濕地凈化污水的最主要因素?，F(xiàn)有研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在化污水的最主要因素?，F(xiàn)有研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在BOD5BOD5、COD COD 以及以及氮等降解的過(guò)程中微生物都發(fā)揮了重要作用。氮等降解的過(guò)程中微生物都發(fā)揮了重要作用。人工濕地中的優(yōu)勢(shì)菌種有假單胞桿菌屬人工濕地中的優(yōu)勢(shì)菌種有假單胞桿菌屬PseudomonasPseudomonas、產(chǎn)、產(chǎn)堿桿菌屬堿桿菌屬Alcaligens Alcaligens 和黃桿菌屬和黃桿菌屬Flavobacte

22、rium Flavobacterium ，均為生，均為生長(zhǎng)快速的微生物，其體內(nèi)含有降解質(zhì)粒，是分解有機(jī)物的主長(zhǎng)快速的微生物，其體內(nèi)含有降解質(zhì)粒，是分解有機(jī)物的主體微生物種群。此外，對(duì)于有些難降解的有機(jī)物和有毒物須體微生物種群。此外，對(duì)于有些難降解的有機(jī)物和有毒物須運(yùn)用微生物誘導(dǎo)變異特性，培育馴化適宜吸收和消化這些物運(yùn)用微生物誘導(dǎo)變異特性，培育馴化適宜吸收和消化這些物質(zhì)的優(yōu)勢(shì)種，進(jìn)行降解。質(zhì)的優(yōu)勢(shì)種，進(jìn)行降解。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)濕地中的微生物數(shù)目和種類與污水凈化效同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)濕地中的微生物數(shù)目和種類與污水凈化效果也有一定的關(guān)系。其數(shù)量越多則去除率越高。其中污水中果也有一定的關(guān)系。其數(shù)量越多則去除率

23、越高。其中污水中BOD5BOD5的去除率與濕地細(xì)菌總數(shù)顯著相關(guān)，氨氮的去除率與硝的去除率與濕地細(xì)菌總數(shù)顯著相關(guān)，氨氮的去除率與硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的數(shù)量密切相關(guān)，污水中總大腸桿菌的化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的數(shù)量密切相關(guān)，污水中總大腸桿菌的去除率與濕地原生動(dòng)物和放線菌數(shù)量也存在顯著相關(guān)性。這去除率與濕地原生動(dòng)物和放線菌數(shù)量也存在顯著相關(guān)性。這也從一個(gè)方面說(shuō)明濕地微生物在污染物降解中起到了重要作也從一個(gè)方面說(shuō)明濕地微生物在污染物降解中起到了重要作用。用。基質(zhì)基質(zhì)基質(zhì)基質(zhì), , 又稱填料又稱填料, , 是人為設(shè)計(jì)的由不同大小的礫、沙、是人為設(shè)計(jì)的由不同大小的礫、沙、土顆粒等按一定厚度鋪成的供植物生長(zhǎng)、微生

24、物附著的床體土顆粒等按一定厚度鋪成的供植物生長(zhǎng)、微生物附著的床體?；|(zhì)是污水處理的主要場(chǎng)所。基質(zhì)是污水處理的主要場(chǎng)所, ,也是微生物的主要載體，同時(shí)也是微生物的主要載體，同時(shí)又可以為水生植物提供支持載體和生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，當(dāng)又可以為水生植物提供支持載體和生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，當(dāng)這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)污水流經(jīng)人工濕地時(shí)這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)污水流經(jīng)人工濕地時(shí), ,基質(zhì)通過(guò)一些物理、基質(zhì)通過(guò)一些物理、化學(xué)途徑化學(xué)途徑( (如吸附、吸收、過(guò)濾、沉淀、絡(luò)合反應(yīng)和離子交換如吸附、吸收、過(guò)濾、沉淀、絡(luò)合反應(yīng)和離子交換等等) ) 來(lái)去除污水中的來(lái)去除污水中的SSSS、N N、P P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。自由表面流系統(tǒng)

25、多以土壤為基質(zhì)自由表面流系統(tǒng)多以土壤為基質(zhì), , 潛流與垂直流系統(tǒng)則潛流與垂直流系統(tǒng)則根據(jù)不同的特征污染物選擇不同的基質(zhì)根據(jù)不同的特征污染物選擇不同的基質(zhì), , 并須考慮便宜、易并須考慮便宜、易于取材等因素。于取材等因素。動(dòng)物動(dòng)物動(dòng)物是作為人工濕地生態(tài)系統(tǒng)中必不可少的一部分動(dòng)物是作為人工濕地生態(tài)系統(tǒng)中必不可少的一部分, , 其在食物鏈與營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生態(tài)平衡中起到重要作用其在食物鏈與營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生態(tài)平衡中起到重要作用, , 進(jìn)而對(duì)進(jìn)而對(duì)人工濕地污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性作出了重要貢獻(xiàn)。目前人工濕地污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性作出了重要貢獻(xiàn)。目前, , 關(guān)于人工濕地中動(dòng)物參與污染物凈化方面的研究甚少關(guān)于人工濕地中動(dòng)物參

26、與污染物凈化方面的研究甚少, , 有有研究提到了蚯蚓研究提到了蚯蚓(Drilonema) (Drilonema) 能起到清潔垃圾的作用能起到清潔垃圾的作用, , 從從而減少了排泥次數(shù)。蚯蚓和沙蠶而減少了排泥次數(shù)。蚯蚓和沙蠶(Nereisdiversicolor) (Nereisdiversicolor) 對(duì)重金屬有富集作用對(duì)重金屬有富集作用, , 可以推測(cè)這些動(dòng)物對(duì)污水中的重金可以推測(cè)這些動(dòng)物對(duì)污水中的重金屬去除也能起一些作用屬去除也能起一些作用。自由水面系統(tǒng)自由水面系統(tǒng)（FWSFWS），又稱表面流濕地；），又稱表面流濕地；潛流系統(tǒng)潛流系統(tǒng)（SFSSFS），又稱潛流濕地。），又稱潛流濕地。 潛

27、流濕地又分為潛流濕地又分為水平流潛流系統(tǒng)水平流潛流系統(tǒng)（HFSHFS）和）和垂垂直流潛流系統(tǒng)直流潛流系統(tǒng)（VFSVFS）根據(jù)根據(jù)水的流動(dòng)狀態(tài)水的流動(dòng)狀態(tài)，將人工濕地系統(tǒng)分為如，將人工濕地系統(tǒng)分為如下類型：下類型：4.4.人工濕地系統(tǒng)的分類人工濕地系統(tǒng)的分類此形式的人工濕地是在池深約此形式的人工濕地是在池深約0.6-1.50.6-1.5的淺池塘或渠道中種植各種的淺池塘或渠道中種植各種水生植物，水生植物， 包含挺水植物（如香蒲、蘆葦、包含挺水植物（如香蒲、蘆葦、 風(fēng)車(chē)草、茭白筍及開(kāi)卡蘆風(fēng)車(chē)草、茭白筍及開(kāi)卡蘆等）、沉水植物（如水蘊(yùn)草、金魚(yú)藻等）、浮葉植物（如睡蓮、菱角等等）、沉水植物（如水蘊(yùn)草、金魚(yú)

28、藻等）、浮葉植物（如睡蓮、菱角等）及漂浮植物）及漂浮植物 （青萍、滿江紅等），其外觀和功能與自然濕地類似，具（青萍、滿江紅等），其外觀和功能與自然濕地類似，具開(kāi)放水面區(qū)、水生植物密植區(qū)、浮島等環(huán)境，開(kāi)放水面區(qū)、水生植物密植區(qū)、浮島等環(huán)境， 可吸引野外的動(dòng)植物，具可吸引野外的動(dòng)植物，具棲息地重現(xiàn)的功能。棲息地重現(xiàn)的功能。（1 1）表面流濕地表面流濕地（FWSFWS）FWSFWS濕地依濕地表面形態(tài)不同分為：濕地依濕地表面形態(tài)不同分為：n此形式的人工濕地是在池深此形式的人工濕地是在池深0.6-10.6-1、底部坡度、底部坡度0.50.51 1的溝渠或水池鋪設(shè)礫石或土壤后密植挺水植物，再導(dǎo)的溝渠或水池

29、鋪設(shè)礫石或土壤后密植挺水植物，再導(dǎo)入污水并控制水面高度，使水面不曝露于空氣，即污水入污水并控制水面高度，使水面不曝露于空氣，即污水僅在介質(zhì)中流動(dòng)，沒(méi)有開(kāi)放水面區(qū)。僅在介質(zhì)中流動(dòng)，沒(méi)有開(kāi)放水面區(qū)。n主要處理機(jī)制為利用附著在礫石或是植物根系的微生物主要處理機(jī)制為利用附著在礫石或是植物根系的微生物分解水中污染物。分解水中污染物。（2 2）潛流濕地潛流濕地（S SFSFS）水平流潛流系統(tǒng)（水平流潛流系統(tǒng)（HFSHFS）：污水從進(jìn)口經(jīng)由污水從進(jìn)口經(jīng)由砂石等系統(tǒng)介質(zhì)，以近水平流方式在系統(tǒng)表面以砂石等系統(tǒng)介質(zhì)，以近水平流方式在系統(tǒng)表面以下流向出口。此過(guò)程中，污染物得到降解。介質(zhì)下流向出口。此過(guò)程中，污染物得

30、到降解。介質(zhì)通常選用水力傳導(dǎo)性良好的材料。氧主要通過(guò)植通常選用水力傳導(dǎo)性良好的材料。氧主要通過(guò)植物根系釋放。在歐洲主要應(yīng)用蘆葦，因此又稱蘆物根系釋放。在歐洲主要應(yīng)用蘆葦，因此又稱蘆葦床處理系統(tǒng)。香蒲也是常用的濕地植物。葦床處理系統(tǒng)。香蒲也是常用的濕地植物。 垂直流潛流系統(tǒng)垂直流潛流系統(tǒng)（VFSVFS）：該系統(tǒng)通常在該系統(tǒng)通常在整個(gè)表面設(shè)置配水系統(tǒng)，并周期性進(jìn)水。系統(tǒng)下整個(gè)表面設(shè)置配水系統(tǒng)，并周期性進(jìn)水。系統(tǒng)下部排水，水流處于系統(tǒng)表面以下。目的是系統(tǒng)可部排水，水流處于系統(tǒng)表面以下。目的是系統(tǒng)可以排空水，以最大程度地進(jìn)行氧補(bǔ)給。以排空水，以最大程度地進(jìn)行氧補(bǔ)給。幾種不同濕地系統(tǒng)比較人工濕地污水處理

31、系統(tǒng)由人工濕地污水處理系統(tǒng)由預(yù)處理單元預(yù)處理單元和和人工濕人工濕地單元地單元組成。通過(guò)合理設(shè)計(jì)可將組成。通過(guò)合理設(shè)計(jì)可將BODBOD5 5、SSSS、營(yíng)養(yǎng)鹽、營(yíng)養(yǎng)鹽、原生動(dòng)物、金屬離子和其他物質(zhì)處理達(dá)到二級(jí)和、原生動(dòng)物、金屬離子和其他物質(zhì)處理達(dá)到二級(jí)和高級(jí)處理水平。高級(jí)處理水平。預(yù)處理主要去除粗顆粒和降低有機(jī)負(fù)荷。構(gòu)筑預(yù)處理主要去除粗顆粒和降低有機(jī)負(fù)荷。構(gòu)筑物包括雙層沉淀池、化糞池、穩(wěn)定塘或初沉池。物包括雙層沉淀池、化糞池、穩(wěn)定塘或初沉池。人工濕地中的流態(tài)采用推流式、回流式、階梯人工濕地中的流態(tài)采用推流式、回流式、階梯進(jìn)水或綜合式。進(jìn)水或綜合式。5.5.人工濕地系統(tǒng)的工藝流程人工濕地系統(tǒng)的工藝

32、流程推流式推流式回流式回流式階梯式進(jìn)水階梯式進(jìn)水綜合式綜合式6.6.人工濕地系統(tǒng)的區(qū)塊配置方案人工濕地系統(tǒng)的區(qū)塊配置方案一般說(shuō)來(lái)，系統(tǒng)主要由一般說(shuō)來(lái)，系統(tǒng)主要由3 3部分組成：部分組成：(1)(1)收集和預(yù)處理設(shè)施收集和預(yù)處理設(shè)施。由污水集水管網(wǎng)、污水集水池、格柵。由污水集水管網(wǎng)、污水集水池、格柵和沉淀池等組成。如果取水于被污染的河流，可取消污水和沉淀池等組成。如果取水于被污染的河流，可取消污水集水管網(wǎng)和污水集水池。集水管網(wǎng)和污水集水池。(2)(2)配水和集水設(shè)施配水和集水設(shè)施。由配水井、配水槽、配水管網(wǎng)、布水管。由配水井、配水槽、配水管網(wǎng)、布水管、集水管和集水池組成。、集水管和集水池組成。(

33、3)(3)濕地床濕地床。根據(jù)出水水質(zhì)要求，可設(shè)計(jì)一級(jí)或多級(jí)濕地床，。根據(jù)出水水質(zhì)要求，可設(shè)計(jì)一級(jí)或多級(jí)濕地床，污水經(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)的濕地床多次凈化。污水經(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)的濕地床多次凈化。7.7.人工濕地系統(tǒng)的配套設(shè)施人工濕地系統(tǒng)的配套設(shè)施人工濕地污水處理技術(shù)還處于開(kāi)發(fā)階段、尤其在我國(guó)人工濕地污水處理技術(shù)還處于開(kāi)發(fā)階段、尤其在我國(guó)還沒(méi)有比較成熟的設(shè)計(jì)參數(shù)，其工藝設(shè)計(jì)也還處于試驗(yàn)階還沒(méi)有比較成熟的設(shè)計(jì)參數(shù)，其工藝設(shè)計(jì)也還處于試驗(yàn)階段。段。人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)受很多因素的影響，主要是水力人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)受很多因素的影響，主要是水力負(fù)荷、有機(jī)負(fù)荷、濕地床的構(gòu)造形式、工藝流程及其布置負(fù)荷、有機(jī)負(fù)荷、濕地床的構(gòu)造

34、形式、工藝流程及其布置方式、進(jìn)水系統(tǒng)和出水系統(tǒng)的類型和濕地所種栽植物的種方式、進(jìn)水系統(tǒng)和出水系統(tǒng)的類型和濕地所種栽植物的種類等。由于不同國(guó)家及不同地區(qū)的氣候條件、植被類型以類等。由于不同國(guó)家及不同地區(qū)的氣候條件、植被類型以及地理情況各有差異。因而大多根據(jù)各自的情況，經(jīng)小試及地理情況各有差異。因而大多根據(jù)各自的情況，經(jīng)小試或中試取得有關(guān)數(shù)據(jù)后進(jìn)行人工濕地的設(shè)計(jì)?；蛑性嚾〉糜嘘P(guān)數(shù)據(jù)后進(jìn)行人工濕地的設(shè)計(jì)。8.8.人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)案例案例1 1： 成都府南河活水公園成都府南河活水公園 成都市花了五年多時(shí)間，投入了成都市花了五年多時(shí)間，投入了2525億人民幣，拆除億人民幣，拆除600

35、600多多處排污管道，整條河道都進(jìn)行了清淤，重新修整了處排污管道，整條河道都進(jìn)行了清淤，重新修整了4242公里的公里的河岸。然而，河道治理工程完成后，府南河水仍沒(méi)有變得清河岸。然而，河道治理工程完成后，府南河水仍沒(méi)有變得清澈起來(lái)。澈起來(lái)。 成都活水園，占地成都活水園，占地2400024000多平方米，每天有多平方米，每天有200200立方水從立方水從河中抽出除去細(xì)菌、重金屬后再回到河中。河中抽出除去細(xì)菌、重金屬后再回到河中。 國(guó)際上曾獲國(guó)際上曾獲“國(guó)際水岸獎(jiǎng)最高獎(jiǎng)國(guó)際水岸獎(jiǎng)最高獎(jiǎng)”和和“環(huán)境地域設(shè)計(jì)環(huán)境地域設(shè)計(jì)獎(jiǎng)獎(jiǎng)”。成都活水園成都活水園城市水凈化生態(tài)工程的典范城市水凈化生態(tài)工程的典范 公園形

36、狀是一公園形狀是一“魚(yú)魚(yú)”形，象征活形，象征活力和健康，也成了該設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之一。力和健康，也成了該設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之一。生態(tài)凈水第一步：噴水池生態(tài)凈水第一步：噴水池這個(gè)噴泉池容積為這個(gè)噴泉池容積為780780立方米，功能叫立方米，功能叫“厭氧沉淀池厭氧沉淀池”。泵入池中的污水一部分經(jīng)物。泵入池中的污水一部分經(jīng)物理沉淀作用，使比水重的懸浮物沉于池底，從排泥管排出。比水輕的懸浮物浮于水面，理沉淀作用，使比水重的懸浮物沉于池底，從排泥管排出。比水輕的懸浮物浮于水面，由人工清理。另一部分經(jīng)池中的厭氧微生物分解成甲烷、二氧化碳等難溶氣體排入大由人工清理。另一部分經(jīng)池中的厭氧微生物分解成甲烷、二氧化碳等難溶氣體

37、排入大氣，或成較低分子有機(jī)物隨水流出，進(jìn)入下一道凈化程序。氣，或成較低分子有機(jī)物隨水流出，進(jìn)入下一道凈化程序。生態(tài)凈水第二步：蓮花石溪生態(tài)凈水第二步：蓮花石溪 這一方面極富動(dòng)感和觀這一方面極富動(dòng)感和觀賞價(jià)值，同時(shí)使水在回旋、賞價(jià)值，同時(shí)使水在回旋、震蕩中充分地曝氣充氧，增震蕩中充分地曝氣充氧，增強(qiáng)水中的含氧量。強(qiáng)水中的含氧量。 經(jīng)過(guò)初步沉淀的水，經(jīng)過(guò)初步沉淀的水，流入一串形似花瓣的蓮花流入一串形似花瓣的蓮花石溪，稱為石溪，稱為“水流雕塑水流雕塑”。它巧妙地引入水力學(xué)原理，它巧妙地引入水力學(xué)原理，利用落差產(chǎn)生的沖力，使利用落差產(chǎn)生的沖力，使水在一個(gè)個(gè)石花瓣中活潑水在一個(gè)個(gè)石花瓣中活潑歡跳。歡跳。

38、生態(tài)凈水第三步：生態(tài)凈水第三步：水從蓮花石溪流向微生物池水從蓮花石溪流向微生物池水通過(guò)水流雕塑后，進(jìn)入微生物池，也叫水通過(guò)水流雕塑后，進(jìn)入微生物池，也叫“兼氧池兼氧池”。它的深度。它的深度為為1.61.6米、容積為米、容積為4848立方米。污水在池中被微生物部分凈化后，立方米。污水在池中被微生物部分凈化后，從微生物池泵入植物池。從微生物池泵入植物池。生態(tài)凈水第四步：生態(tài)凈水第四步：植物池植物池人工濕地生態(tài)系統(tǒng)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)它是它是“活水公園活水公園”水處理工程的核心部分，由水處理工程的核心部分，由6 6個(gè)植物塘、個(gè)植物塘、1212個(gè)植個(gè)植物床組成，其中養(yǎng)殖的植物達(dá)數(shù)十種，還有多種魚(yú)類、昆蟲(chóng)和

39、兩棲物床組成，其中養(yǎng)殖的植物達(dá)數(shù)十種，還有多種魚(yú)類、昆蟲(chóng)和兩棲動(dòng)物。動(dòng)物。生態(tài)凈水第五步：生態(tài)凈水第五步：經(jīng)植物池凈化后的水進(jìn)入魚(yú)塘經(jīng)植物池凈化后的水進(jìn)入魚(yú)塘魚(yú)塘出來(lái)的水進(jìn)入戲水池魚(yú)塘出來(lái)的水進(jìn)入戲水池凈化后的水從這里流向府南河凈化后的水從這里流向府南河活水公園模擬自然的堤岸活水公園模擬自然的堤岸案例2：日本渡良瀨蓄水池的人工濕地 渡良瀨蓄水池位于日本栃木縣，是一座人工挖掘的平原水庫(kù)，總庫(kù)容2640萬(wàn)m3，水面面積4.5km2 ,水深6.5m左右。這座蓄水池平時(shí)為茨城縣等六縣市64萬(wàn)人口供水，日供水量21.6萬(wàn)m3。蓄水池周?chē)嵌闪紴|川的滯洪區(qū)，汛期時(shí)洪水由溢流堤流入蓄水池，此時(shí)蓄水池用于調(diào)洪

40、，提供調(diào)洪庫(kù)容1000萬(wàn)m3。 由于近年來(lái)上游用水造成生活污水以及含氮、磷的水流入，致使渡良瀨蓄水池出現(xiàn)霉臭等水質(zhì)問(wèn)題。為保護(hù)蓄水池的水質(zhì)，自1993年起在蓄水池一側(cè)滯洪洼地上建人工濕地，這是一座設(shè)有人工設(shè)施的蘆葦蕩。將蓄水池的水引到蘆葦蕩，通過(guò)吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮游植物，達(dá)到對(duì)水體進(jìn)行自然凈化的目的。這種凈化過(guò)程循環(huán)進(jìn)行，確保蓄水池水質(zhì)潔凈。渡良瀨蓄水池人工濕地平面圖1渡良瀨蓄水池2蓄水池泵站3橡膠壩4旁通水渠5地下水渠6連接渠7調(diào)節(jié)渠8取水泵站9進(jìn)水渠10荻草蕩11蘆葦蕩凈化設(shè)施12出水渠13集水池14蘆葦蕩泵站15北閘日本渡良瀨蓄水池的人工濕地日本渡良瀨蓄水池的人工

41、濕地渡良瀨人工濕地的人工植被從陸地到水面依次為：杞渡良瀨人工濕地的人工植被從陸地到水面依次為：杞柳（水邊林）蘆葦、荻、蓑衣草（濕地植物）茭白、柳（水邊林）蘆葦、荻、蓑衣草（濕地植物）茭白、寬葉香蒲（吸水植物）荇菜、菱（浮葉植物），形成了寬葉香蒲（吸水植物）荇菜、菱（浮葉植物），形成了一體的生態(tài)空間。渡良瀨人工濕地已經(jīng)成為日本最大的蘆一體的生態(tài)空間。渡良瀨人工濕地已經(jīng)成為日本最大的蘆葦蕩，也成為對(duì)居民、兒童進(jìn)行環(huán)保及愛(ài)水教育的場(chǎng)所，葦蕩，也成為對(duì)居民、兒童進(jìn)行環(huán)保及愛(ài)水教育的場(chǎng)所，組織學(xué)生進(jìn)行自然觀察。在這里可以看到綠頭鴨、針尾鴨組織學(xué)生進(jìn)行自然觀察。在這里可以看到綠頭鴨、針尾鴨等禽類及蘆燕、白

42、頭鷂和鳶等鳥(niǎo)類。等禽類及蘆燕、白頭鷂和鳶等鳥(niǎo)類。 為凈化渡良瀨蓄水池的水體，還在蓄水池中部建一批為凈化渡良瀨蓄水池的水體，還在蓄水池中部建一批人工生態(tài)浮島，種植蘆葦?shù)戎参?，其根系附著微生物，可人工生態(tài)浮島，種植蘆葦?shù)戎参铮涓蹈街⑸?，可提供充足氧氣，并通過(guò)遷移、轉(zhuǎn)化水中的氮、磷等物質(zhì)，提供充足氧氣，并通過(guò)遷移、轉(zhuǎn)化水中的氮、磷等物質(zhì)，降解水中有機(jī)質(zhì)。浮島還設(shè)置為魚(yú)類產(chǎn)卵用的產(chǎn)卵床，也降解水中有機(jī)質(zhì)。浮島還設(shè)置為魚(yú)類產(chǎn)卵用的產(chǎn)卵床，也為小魚(yú)設(shè)有棲身地，水中的浮游植物成了魚(yú)餌。人工生態(tài)為小魚(yú)設(shè)有棲身地，水中的浮游植物成了魚(yú)餌。人工生態(tài)浮島保證了蓄水池水質(zhì)的潔凈。浮島保證了蓄水池水質(zhì)的潔凈。

43、植 物 昆 蟲(chóng) 鳥(niǎo) 類 1993 31科，104種 19科，45種 18科，22種 1998 45科，166種 45科，116種 25科，50種 治理前后動(dòng)植物種類變化治理前后動(dòng)植物種類變化 案例案例3：山東省南四湖人工濕地山東省南四湖人工濕地污水土地處理生態(tài)工程污水土地處理生態(tài)工程 污水土地處理是在人工調(diào)控下利用污水土地處理是在人工調(diào)控下利用土壤土壤- -微生物微生物- -植物植物組成的生態(tài)系統(tǒng)使污水中的污染物凈化的處理方組成的生態(tài)系統(tǒng)使污水中的污染物凈化的處理方法。在污染物得以凈化的同時(shí)，水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分法。在污染物得以凈化的同時(shí)，水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分也得以循環(huán)利用。也得以循環(huán)利用。土地處

44、理系統(tǒng)是由污水預(yù)處理設(shè)施，污水調(diào)節(jié)和儲(chǔ)土地處理系統(tǒng)是由污水預(yù)處理設(shè)施，污水調(diào)節(jié)和儲(chǔ)存設(shè)施，污水的輸送、布水及控制系統(tǒng)，土地凈化存設(shè)施，污水的輸送、布水及控制系統(tǒng)，土地凈化田，凈化出水的收集和利用系統(tǒng)等五部分組成。田，凈化出水的收集和利用系統(tǒng)等五部分組成。 污水土地處理生態(tài)工程污水土地處理生態(tài)工程 污水土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理十分復(fù)雜，它包污水土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理十分復(fù)雜，它包含了物理過(guò)濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸含了物理過(guò)濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對(duì)有機(jī)物的降解附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對(duì)有機(jī)物的降解等過(guò)程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一等

45、過(guò)程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個(gè)綜合凈化過(guò)程。個(gè)綜合凈化過(guò)程。土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理 BODBOD大部分是在土壤表層土中大部分是在土壤表層土中去除的。去除的。 土壤中含有大量的種類繁多的土壤中含有大量的種類繁多的異養(yǎng)型微生物，它們能對(duì)被過(guò)濾、異養(yǎng)型微生物，它們能對(duì)被過(guò)濾、截留在土壤顆粒空隙間的懸浮有機(jī)截留在土壤顆?？障堕g的懸浮有機(jī)物和溶解有機(jī)物進(jìn)行生物降解，并物和溶解有機(jī)物進(jìn)行生物降解，并合成微生物新細(xì)胞。合成微生物新細(xì)胞。 當(dāng)污水處理的當(dāng)污水處理的BODBOD負(fù)荷超過(guò)讓負(fù)荷超過(guò)讓土壤微生物分解土壤微生物分解BODBOD的生物氧化的生物氧化能力時(shí)，會(huì)引起厭氧狀態(tài)或土壤堵能力時(shí)，會(huì)引

46、起厭氧狀態(tài)或土壤堵塞。塞。 BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除懸浮物質(zhì)的去除病原體的去除病原體的去除重金屬的去除重金屬的去除土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理 在土地處理中，磷主要是通過(guò)植物在土地處理中，磷主要是通過(guò)植物吸收，化學(xué)反應(yīng)和沉淀（與土壤中的鈣、吸收，化學(xué)反應(yīng)和沉淀（與土壤中的鈣、鋁、鐵等離子形成難溶的磷酸鹽）、物鋁、鐵等離子形成難溶的磷酸鹽）、物理吸附和沉淀（土壤中的黏土礦物對(duì)磷理吸附和沉淀（土壤中的黏土礦物對(duì)磷酸鹽的吸附和沉積），物理化學(xué)吸附酸鹽的吸附和沉積），物理化學(xué)吸附（離子交換、絡(luò)合吸附）等方式被去除。（離子交換、絡(luò)合吸附）等方式被去除。其去除效果受土壤結(jié)構(gòu)

47、、陽(yáng)離子交換容其去除效果受土壤結(jié)構(gòu)、陽(yáng)離子交換容量、鐵鋁氧化物和植物對(duì)磷的吸收等因量、鐵鋁氧化物和植物對(duì)磷的吸收等因素的影響。素的影響。 氮主要是通過(guò)植物吸收，微生物脫氮氮主要是通過(guò)植物吸收，微生物脫氮（氨化、硝化、反硝化），揮發(fā)、滲出（氨化、硝化、反硝化），揮發(fā)、滲出（氨在堿性條件下逸出、硝酸鹽的滲出）（氨在堿性條件下逸出、硝酸鹽的滲出）等方式被去除。其去除率受作物的類型、等方式被去除。其去除率受作物的類型、生長(zhǎng)期、對(duì)氮的吸收能力以及土地處理生長(zhǎng)期、對(duì)氮的吸收能力以及土地處理系統(tǒng)等工藝因素系統(tǒng)等工藝因素 的影響。的影響。BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除懸浮物質(zhì)的

48、去除病原體的去除病原體的去除重金屬的去除重金屬的去除土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理 污水中的懸浮物質(zhì)是依靠作物污水中的懸浮物質(zhì)是依靠作物和土壤顆粒間的孔隙截留、過(guò)濾去和土壤顆粒間的孔隙截留、過(guò)濾去除的。土壤顆粒的大小、顆粒間孔除的。土壤顆粒的大小、顆粒間孔隙的形狀、大小、分布和水流通道，隙的形狀、大小、分布和水流通道，以及懸浮物的性質(zhì)、大小和濃度等以及懸浮物的性質(zhì)、大小和濃度等都影響對(duì)懸浮物的截留過(guò)濾效果。都影響對(duì)懸浮物的截留過(guò)濾效果。若懸浮物的濃度太高、顆粒太大，若懸浮物的濃度太高、顆粒太大，會(huì)引起土壤堵塞。會(huì)引起土壤堵塞。 BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除懸浮物質(zhì)的去

49、除病原體的去除病原體的去除重金屬的去除重金屬的去除土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理 污水經(jīng)土壤處理后，水中大部污水經(jīng)土壤處理后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率分的病菌和病毒可被去除，去除率可達(dá)可達(dá)92929797。其去除率與選用。其去除率與選用的土地處理系統(tǒng)工藝有關(guān)，其中地的土地處理系統(tǒng)工藝有關(guān)，其中地表漫流的去除率較低，但若有較長(zhǎng)表漫流的去除率較低，但若有較長(zhǎng)的漫流距離和停留時(shí)間，也可以達(dá)的漫流距離和停留時(shí)間，也可以達(dá)到較高的去除效率。到較高的去除效率。 BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除懸浮物質(zhì)的去除病原體的去除病原體的去除重金屬的去除重金屬的去除土地處理系統(tǒng)的凈

50、化機(jī)理 重金屬主要是通過(guò)物理化學(xué)吸附、重金屬主要是通過(guò)物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)與沉淀等途徑被去除的。化學(xué)反應(yīng)與沉淀等途徑被去除的。重金屬離子在土壤膠體表面進(jìn)行陽(yáng)重金屬離子在土壤膠體表面進(jìn)行陽(yáng)離子交換而被置換、吸附，并生成離子交換而被置換、吸附，并生成難溶性化合物被固定于礦物晶格中；難溶性化合物被固定于礦物晶格中；重金屬與某些有機(jī)物生成可吸性鰲重金屬與某些有機(jī)物生成可吸性鰲合物被固定于礦物質(zhì)晶格中；重金合物被固定于礦物質(zhì)晶格中；重金屬離子與土壤的某些組分進(jìn)行化學(xué)屬離子與土壤的某些組分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成金屬磷酸鹽和有機(jī)重金反應(yīng)，生成金屬磷酸鹽和有機(jī)重金屬等沉積于土壤中。屬等沉積于土壤中。 BODBO

51、D的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除懸浮物質(zhì)的去除病原體的去除病原體的去除重金屬的去除重金屬的去除土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理 慢速滲濾系統(tǒng)適用于滲水性能良好的土壤、砂質(zhì)土壤慢速滲濾系統(tǒng)適用于滲水性能良好的土壤、砂質(zhì)土壤及蒸發(fā)量小、氣候潤(rùn)濕的地區(qū)。及蒸發(fā)量小、氣候潤(rùn)濕的地區(qū)。 慢速滲濾系統(tǒng)的污水投配負(fù)荷一般較低，滲流速度慢，慢速滲濾系統(tǒng)的污水投配負(fù)荷一般較低，滲流速度慢，故污水凈化效率高，出水水質(zhì)優(yōu)良。故污水凈化效率高，出水水質(zhì)優(yōu)良。 慢速滲濾系統(tǒng)有農(nóng)業(yè)型和森林型兩種。其主要控制因慢速滲濾系統(tǒng)有農(nóng)業(yè)型和森林型兩種。其主要控制因素為：灌水率、灌水方式、作物選擇和預(yù)處理等。素為：灌水率、

52、灌水方式、作物選擇和預(yù)處理等。 土 地 處 理 基 本 工 藝 地表漫流地表漫流系統(tǒng)系統(tǒng)快速滲濾快速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)慢速滲濾慢速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)地下滲濾地下滲濾處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)慢速滲濾處理系統(tǒng)主要由下列幾部分構(gòu)成：慢速滲濾處理系統(tǒng)主要由下列幾部分構(gòu)成：(1)預(yù)處理：預(yù)處理：SR對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求較高，所以一定要有預(yù)處理系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)可以采用一級(jí)處理，也可采用二級(jí)處理。(2)存儲(chǔ)系統(tǒng)：存儲(chǔ)系統(tǒng)：慢速滲濾系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)污水量超過(guò)設(shè)計(jì)水量以及在作物種植、收獲時(shí)停止運(yùn)行的情況，因此需要有存儲(chǔ)系統(tǒng)，起緩沖和調(diào)節(jié)水量的作用。(3)布水系統(tǒng)：布水系統(tǒng)：預(yù)處理污水通過(guò)布水系統(tǒng)進(jìn)入土地處理田，布水是否均勻關(guān)系到

53、處理效果的好壞。布水方式主要有三種：壟溝布水、坡面布水和噴灑布水。(4)植物植物：植物是慢速滲濾系統(tǒng)必不可少的組成部分。植物能有效去除N、P，保持或增加污水滲透速率并獲得收益。植物選擇的要求是營(yíng)養(yǎng)吸收量大，耐水性好，有一定的土質(zhì)、水質(zhì)變化和鹽分耐受性，以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的大小。在慢速滲濾系統(tǒng)中常用的作物有牧草、大田作物和林木。牧草有紫云英、高羊茅草和黑麥草等；大田作物有玉米、高粱、水稻和大豆等；林木主要是硬木和松樹(shù)的混合樹(shù)種。(5)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)：理論上，土地慢速滲濾系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)是按無(wú)處理出水進(jìn)行的，污水水分主要靠蒸發(fā)和滲透來(lái)驅(qū)動(dòng)循環(huán)。但在實(shí)踐上為了除去過(guò)多的水分滲透到地下水中去，慢速滲濾系統(tǒng)一般

54、都設(shè)有排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有兩種，即排水明溝和排水暗溝。排水明溝投資少，便于管理，但其缺點(diǎn)是占地多，影響耕作。排水暗溝不占地但不便于維修。nBOD5去除率可達(dá)去除率可達(dá)95%以上；以上；nCOD去除率可達(dá)去除率可達(dá)8590%以上；以上；n氮去除率可達(dá)氮去除率可達(dá)8090%以上；以上； 我國(guó)沈陽(yáng)、昆明等地采用較多。我國(guó)沈陽(yáng)、昆明等地采用較多。 快速滲濾土地處理系統(tǒng)是一種高效、低耗、經(jīng)濟(jì)的污水處理快速滲濾土地處理系統(tǒng)是一種高效、低耗、經(jīng)濟(jì)的污水處理與再生方法。適用于滲透性能良好的土壤，如砂土、礫石性砂土、與再生方法。適用于滲透性能良好的土壤，如砂土、礫石性砂土、砂質(zhì)壚坶等。砂質(zhì)壚坶等。 污

55、水灌至快速濾滲田表面后很快下滲進(jìn)入地下，并最終進(jìn)入污水灌至快速濾滲田表面后很快下滲進(jìn)入地下，并最終進(jìn)入地下水層。灌水與休灌反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，使濾田表面土壤處于厭地下水層。灌水與休灌反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，使濾田表面土壤處于厭氧氧好氧交替運(yùn)行狀態(tài)，依靠土壤微生物將被土壤截留的溶解好氧交替運(yùn)行狀態(tài)，依靠土壤微生物將被土壤截留的溶解性和懸浮有機(jī)物進(jìn)行分解，使污水得以凈化。性和懸浮有機(jī)物進(jìn)行分解，使污水得以凈化。 快速滲濾法的主要目的是補(bǔ)給地下水和廢水再生回用。進(jìn)入快速滲濾法的主要目的是補(bǔ)給地下水和廢水再生回用。進(jìn)入快速滲濾系統(tǒng)的污水應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理，以保證有較大的滲濾速快速滲濾系統(tǒng)的污水應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理，以保證有

56、較大的滲濾速率和硝化速率。率和硝化速率。 土 地 處 理 基 本 工 藝 地表漫流地表漫流系統(tǒng)系統(tǒng)快速滲濾快速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)慢速滲濾慢速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)地下滲濾地下滲濾處理系統(tǒng)處理系統(tǒng) 地表漫流系統(tǒng)適用于滲透性差的黏土或亞黏土，地面地表漫流系統(tǒng)適用于滲透性差的黏土或亞黏土，地面最佳坡度為最佳坡度為2 28 8。廢水以噴灌法或漫灌法有控制的在。廢水以噴灌法或漫灌法有控制的在地面上均勻的漫流，流向設(shè)在坡腳的集水渠，在流行過(guò)程地面上均勻的漫流，流向設(shè)在坡腳的集水渠，在流行過(guò)程中少量廢水被植物攝取、蒸發(fā)和滲入地下。地面上種牧草中少量廢水被植物攝取、蒸發(fā)和滲入地下。地面上種牧草或其他作物供微生物棲息并防止土壤

57、流失，尾水收集后可或其他作物供微生物棲息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水體?；赜没蚺欧潘w。采用何種方法灌溉取決于土壤性質(zhì)、作物類型、氣象和地采用何種方法灌溉取決于土壤性質(zhì)、作物類型、氣象和地形。形。 土 地 處 理 基 本 工 藝 地表漫流地表漫流系統(tǒng)系統(tǒng)快速滲濾快速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)慢速滲濾慢速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)地下滲濾地下滲濾處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)：nBOD去除率達(dá)去除率達(dá)90%左右，左右，n總氮去除率達(dá)總氮去除率達(dá)7080%nSS的去除率達(dá)的去除率達(dá)9095%n另一特點(diǎn)：可收獲植物，牧草等。另一特點(diǎn)：可收獲植物，牧草等。 地下污水處理系統(tǒng)是將污水投配到距地面約地下污水處理系統(tǒng)是將污水投配

58、到距地面約0.5m0.5m深，有深，有良好滲透性的底層中，藉毛管浸潤(rùn)和土壤滲透作用，使污水良好滲透性的底層中，藉毛管浸潤(rùn)和土壤滲透作用，使污水向四周擴(kuò)散，通過(guò)過(guò)濾、沉淀、吸附和生物降解作用等過(guò)程向四周擴(kuò)散，通過(guò)過(guò)濾、沉淀、吸附和生物降解作用等過(guò)程使污水得到凈化。使污水得到凈化。 地下滲濾系統(tǒng)適用于無(wú)法接入城市排水管網(wǎng)的小水量污地下滲濾系統(tǒng)適用于無(wú)法接入城市排水管網(wǎng)的小水量污水處理。污水進(jìn)入處理系統(tǒng)前需經(jīng)化糞池或酸化池預(yù)處理。水處理。污水進(jìn)入處理系統(tǒng)前需經(jīng)化糞池或酸化池預(yù)處理。 土 地 處 理 基 本 工 藝 地表漫流地表漫流系統(tǒng)系統(tǒng)快速滲濾快速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)慢速滲濾慢速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)地下滲濾地下滲

59、濾處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)各類土地處理類型工藝性能不完全相同，各各類土地處理類型工藝性能不完全相同，各有優(yōu)缺點(diǎn)，利用兩種不同類型的處理工藝聯(lián)合有優(yōu)缺點(diǎn)，利用兩種不同類型的處理工藝聯(lián)合處理可以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，提高處理效率，常處理可以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，提高處理效率，常見(jiàn)的組合有以下幾種：見(jiàn)的組合有以下幾種：(1)篩濾一地表漫流一快速滲濾篩濾一地表漫流一快速滲濾(2)物化預(yù)處理一快速滲濾一慢速滲濾物化預(yù)處理一快速滲濾一慢速滲濾(3)物化預(yù)處理一濕地處理一地表漫流物化預(yù)處理一濕地處理一地表漫流污水土地系統(tǒng)的聯(lián)合處理土地處理法應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題土地處理法應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題:氧化塘污水處理生態(tài)工程氧化塘污水

60、處理生態(tài)工程穩(wěn)定塘（氧化塘）穩(wěn)定塘（氧化塘）是經(jīng)過(guò)人工適當(dāng)?shù)男拚氖墙?jīng)過(guò)人工適當(dāng)?shù)男拚耐恋兀O(shè)圍堤和防滲層的污水池塘，主要依靠生土地，設(shè)圍堤和防滲層的污水池塘，主要依靠生物凈化功能使污水得到凈化的一種污水生物處理物凈化功能使污水得到凈化的一種污水生物處理技術(shù)技術(shù) 。 四、污水穩(wěn)定塘處理系統(tǒng) 一般不人工強(qiáng)化（不是實(shí)質(zhì)性的人工強(qiáng)化）一般不人工強(qiáng)化（不是實(shí)質(zhì)性的人工強(qiáng)化）與水體自凈過(guò)程相似與水體自凈過(guò)程相似停留時(shí)間較長(zhǎng)停留時(shí)間較長(zhǎng)通過(guò)微生物通過(guò)微生物+水生生物的多種生物的綜合作用，水生生物的多種生物的綜合作用，使有機(jī)物降解，進(jìn)而凈化污水使有機(jī)物降解，進(jìn)而凈化污水凈化過(guò)程包括凈化過(guò)程包括好氧，兼氧，