水環(huán)境保護中的濕工程技術(shù)

水環(huán)境保護中的濕地工程技術(shù)1、濕地與濕地工程技術(shù)新時期課題：如何繼承工業(yè)文明優(yōu)秀成果，發(fā)展生態(tài)文明。工業(yè)文明以人類征服自然為主要特征，而生態(tài)文明提倡遵循生態(tài)規(guī)律，在征服客觀世界的同時，主動保護客觀世界，實現(xiàn)人與自然相和諧、經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護相協(xié)調(diào)的目標。1、濕地與濕地工程技術(shù)濕地：以生物為主體包含多元素組成的生態(tài)系統(tǒng)。濕地工程技術(shù)：生態(tài)工程技術(shù)的重要組成部分。發(fā)展?jié)竦毓こ碳夹g(shù)、保護水生態(tài)環(huán)境，遵循可持續(xù)發(fā)展的理念，符合國家生態(tài)文明建設(shè)的方針政策。MSBR工藝一級B靳江河\湘江人工濕地一級A濕地公園地表III級Wetlandprojects①洋湖污水處理系統(tǒng)：濕地系統(tǒng)、深度凈化一級B養(yǎng)分水源尾水凈化樣板、城市綠色景觀KissimmeeRiverfromCentralFloridatoLakeOkeechobee1.1濕地（Wetland）濕地（Wetland）：水陸交界區(qū)，水域與陸地在時間與空間坐標上交錯的界面區(qū)域，生物繁衍變異從水域到陸地的過度緩沖地帶。物種寶庫（96%物種、生物多樣性保護）地球之腎（吸附、吸收、截留、過濾、凈化）地球：生物圈1號=大濕地Niagara

Falls尼亞加拉河獨特的自然濕地景觀大興安嶺內(nèi)蒙洞庭湖濕地的五大凈化功能在人工濕地系統(tǒng)中，污水成為濕地生物的養(yǎng)分和水分資源發(fā)展?jié)竦丶夹g(shù)在促進生態(tài)文明建設(shè)中可發(fā)揮重要的作用物理（吸附過濾沉淀）化學（轉(zhuǎn)化氧化還原）生物化學（消化降解）生物（吸收利用）生態(tài)（物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化）功能強化功能發(fā)展人工濕地技術(shù)太陽能+H2O+CO2+養(yǎng)分===有機物質(zhì)+O2生產(chǎn)者（綠色生物）初級消費者食草動物二級消費者肉食動物三級物質(zhì)能量消耗生態(tài)功能：生態(tài)學金字塔與生態(tài)位食物鏈（網(wǎng)）中的地位：核心生態(tài)位因素物質(zhì)、能量、種類數(shù)、遞減人類:食草/肉生態(tài)位物質(zhì)/空間/時間人類崛起生態(tài)塔坍縮土氣水污染構(gòu)建具有復合生物群落功能的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)四級AlbuquerqueschoolsewagetreatmentsystemFamilysystem城市濕地元素：華盛頓1.1濕地：問題與思考界面區(qū)域與界面效應(yīng)：異質(zhì)性？能流？物流？信息流？反應(yīng)活躍、組成復雜、豐富濕地的生態(tài)（服務(wù)）功能：物質(zhì)能量產(chǎn)出、儲存與轉(zhuǎn)化？生物多樣性？基因多樣性？景觀多樣性？濕地凈化功能：如何增強濕地五大凈化功能？生物群落功能：如何構(gòu)建一個具有復合生物群落（時空）功能的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)？表流和潛流（1）表流型人工濕地Surface-flowwetlands杭州西溪濕地HangzhouXixiWetlands1.2人工濕地（Constructedwetlands）1.2.1人工濕地類型：水流方式城都活水公園洋湖濕地公園城市生態(tài)工程、現(xiàn)實與歷史意義（2）潛流型人工濕地（I）垂直潛流Vertical-flowconstructedwetlands成都鳳凰河二溝污水廠混合污水；2萬m3/d；占地面積：總：65000m2(II)水平潛流Horizontal-subsurfaceflowconstructedwetlandIIIIII長沙青竹湖星月水庫人工濕地系統(tǒng)1.2.2組合方式串聯(lián)與并聯(lián)表流潛流表流表流潛流表流去除率（100mg/LBOD:HLR=1T/3m2）表流：10-30%；潛流：20-40%功能表流：儲水、布水、絮凝沉淀去除大顆粒物潛流：吸附、過濾、植物根系+微生物+填料(2)處理效率較低(抗水力與污染負荷能力較小)占地面積較大(單位面積的處理容量較小)受環(huán)境影響大（冬季去除率低，夏季藻類繁殖快）1.2.3濕地技術(shù)的主要優(yōu)缺點(1)工藝不完整(系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與生物種類功能可控性)

開放生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)（組成、結(jié)構(gòu)、功能、物質(zhì)、能量）變化的復雜性與不確定性（1）

建設(shè)與運行成本低、生態(tài)與景觀價值高（2）適用面廣（鄉(xiāng)鎮(zhèn)、景觀區(qū)、湖區(qū)、面源污染區(qū)、

難以構(gòu)建常規(guī)管網(wǎng)+污水處理廠地區(qū)）1.2人工濕地：問題與思考表流濕地：功能？去除率？厭氧塘？氧化塘？潛流濕地：土地過濾？沙濾？布水？填料？吸附過濾、堵塞？組合方式：串聯(lián)（級數(shù)）、并聯(lián)、組合優(yōu)化原理？優(yōu)缺點：如何提高處理效率、擴大適用范圍、完善工藝，增強人工濕地凈化功能和穩(wěn)定性？關(guān)鍵技術(shù)：解決冬季與夏季問題？1.3人工濕地組成要素與功能水、植物、動物、微生物、填料（1）

水及其主要污染物質(zhì)BOD：生化需氧量：有機物+O2==CO2+H2O+M+ECOD：化學需氧量：NH4+-N+O2==NO3--NTSS：總懸浮顆粒物：有機、無機懸浮物（水體景觀）TN：有機N、無機N（NH4+、NO3-）（有效養(yǎng)分）TP：有機P、無機P（PO43-、HPO42-、H2PO4-）M：其它污染物M：污水中其它污染物污水：生活污水、養(yǎng)殖廢水、農(nóng)業(yè)面源廢水、工業(yè)（石油、食品、造紙、有機化工產(chǎn)業(yè)等）廢水油類污染物農(nóng)藥/有機氯/有機磷多氯聯(lián)苯（PCBs）酚類單環(huán)芳香族化合物苯酚類和甲酚類酞酸酯類多環(huán)芳烴類（PAH）亞硝胺（2）濕地生物：植物：核心要素表流濕地：浮水植物、沉水植物、挺水植物潛流濕地：水生與陸生植物：水杉、水竹、楊、柳吸附吸收（生物固定轉(zhuǎn)化）：直接效應(yīng)競爭機制（能源、養(yǎng)分、空間，化感效應(yīng)）共生機制（微生物、動物、其它植物種類）：生產(chǎn)者景觀效應(yīng)（季相景觀）：核心景觀要素1.3人工濕地組成要素與功能水、植物、動物、微生物、填料沉水植物篩選試驗狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、苦草(Vallisnerianatans)、輪葉黑藻(Hydrillaverticillata)、金魚藻(Ceratophyllumdemersum)、菹草(Potamogetoncrispus)伊樂藻(ElodeaCanadensis)沉水植物凈化效果比較狐尾藻狐尾藻苦草苦草艾葉芹菜稗草黑藻槐葉萍風車草三葉草

再立花雜交酸?？刮壑参锖Y選美人蕉風車草千屈菜水蔥菖蒲花葉美人蕉歐洲蘆葦梭魚草梭魚草再立花抗污植物篩選金葉女貞香蒲皇竹草柳樹黃楊荇菜鳳眼蓮萼距花苧麻抗污植物篩選金盞菊燈芯草油菜德國鳶尾水芹虎耳草桂花抗污植物篩選抗污型-冬季植物篩選金葉女貞黃楊抗污型-冬季植物篩選水質(zhì)指標：COD、BOD、TN、TP、COD、TSS、NH3-N、DO、pH植物生物量、株高、根系長度和數(shù)量、N和P吸收量植物耐性生理生化指標：脯氨酸和MDA、葉綠素a月季茉莉花山姜香石竹荷花商陸巴蕉彩葉草水仙抗污型-景觀植物篩選抗污型-盆栽植物篩選季節(jié)性植物群落配置春夏秋冬濕地植物繁殖1.3人工濕地組成要素與功能：中試研究植物吸收直接貢獻率小根系與填料介質(zhì)、微生物形成微生態(tài)系統(tǒng)，增強系統(tǒng)的整體功能指標TNTP系統(tǒng)總?cè)コ剩?）5162植物吸收去除率（%）3.1(5;<10)1.1(3;<10)植物：增強系統(tǒng)去污能力，增強系統(tǒng)微生物活性系統(tǒng)去除率%BODTNTPNH3-N微生物效果植物體系60-8040-6030-6030-70種類多、生物酶活性大穩(wěn)定無植物對照20-3010-2010-2510-15種類少、生物酶活性小易飽和（2）濕地生物：動物表流濕地：水生動物（魚蝦類）潛流濕地：土壤動物（蚯蟻類）濕地系統(tǒng)：水生、陸生動物（鳥類）棲息地（生境）功能：食物鏈（網(wǎng)）能量與物質(zhì)轉(zhuǎn)化、共生維持系統(tǒng)物質(zhì)與物種平衡。

關(guān)于“水清則無魚”：飼料、底泥1.3人工濕地組成要素與功能水、植物、動物、微生物、填料（2）濕地生物：微生物（細菌、真菌）物質(zhì)能量獲取方式

自養(yǎng)型：類似植物，可以進行光合作用，由CO2中取得碳源來生長，在無機界中以其它方式獲得熱與化學能。異養(yǎng)型：類似于動物，通過消化有機物獲得碳源與能源（去除有機污染物的核心要素，決定系統(tǒng)凈化能力）兼養(yǎng)型：類似植物與動物（某些含有葉綠體藻類與浮游生物）1.3人工濕地組成要素與功能水、植物、動物、微生物、填料（2）濕地生物：微生物氧氣條件：參與生化反應(yīng)的條件（生存環(huán)境）

好氧型（Aerobictypes）：枯草、巨大、馬鈴薯芽孢桿菌、硝化細菌NitrifyingBacteria（反應(yīng)快、降解速率高）厭氧型（Anaerobictypes）：腐敗梭狀芽孢桿菌、生孢梭狀芽孢桿菌、反硝化細菌DenitrifyingBacteria（反應(yīng)慢、降解不徹底，分解難降解大分子的能力強）兼氧型（Facultativetypes）：變形桿菌、假單胞菌1.3人工濕地組成要素與功能水、植物、動物、微生物、填料微生物菌種人工培育單細胞、未分化多細胞，繁殖一代20-30分鐘分離、純化、培養(yǎng)人工營養(yǎng)介質(zhì)=冷凍脫水干化保存

=常溫濕潤復活培育條件1）菌種；2）水分；3）營養(yǎng)；4）氧氣；5）溫度；6）酸堿；1.3人工濕地組成要素與功能水、植物、動物、微生物、填料高效菌種：分離、馴化、篩選、培育單一菌種（專一性）：硝化細菌微生物群（復合功能）：EM菌劑：光合細菌、固氮菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌、硝化細菌、反硝化細菌生物絮凝劑：合成絮凝效果好的菌劑、促進表流系統(tǒng)生物降解和絮凝沉淀活菌劑與死菌劑：Bio-sorption分析高效菌種篩選培育與生物絮凝劑制備抗污染菌株篩選耐污微生物分離、培養(yǎng)與鑒定

有效微生物群篩選活性菌種電鏡掃描活性菌結(jié)構(gòu)吸附吸收污質(zhì)前后變化（3）濕地填料（介質(zhì)）土壤：吸附容量大，但易于堵塞礫石：通透性大，但截污能力弱中性（粒子/分子）吸附劑：陽離子吸附劑：去除帶正電荷污染物陰離子吸附劑：去除帶負電荷污染物復合型吸附劑：去除帶各類污染物粒子1.3人工濕地組成要素與功能水、植物、動物、微生物、填料

吸附介質(zhì)填料篩選Selectionoffilleradsorbents吸附填料中試試驗PilottrialsoffilleradsorbentsAdsorbent/filler介質(zhì)填料吸附（后樣本）容量分析Analysisofadsorptioncapacity其它介質(zhì)產(chǎn)品Differentfillertypes平衡吸附曲線動態(tài)吸附曲線電鏡分析（污質(zhì)位置）紅外分析（功能團）1.3人工濕地組成要素與功能：問題與思考濕地植物：耐性、抗性、優(yōu)勢、建群植物競爭與共生競爭機制：空間、物質(zhì)、能量凈化功能：BOD（C）、N、P，直接、間接效應(yīng)種植、培育與優(yōu)化配置：季節(jié)性植物群落結(jié)構(gòu)與組成濕地微生物：分離、鑒定與菌種制備？

濕地系統(tǒng)中生物試劑的應(yīng)用前景與問題？（效率與生態(tài)安全）濕地填料：天然？納米材料？改性？（資源、效率與成本）如何解決人工濕地系統(tǒng)中填料介質(zhì)吸附飽和問題？2、濕地工程技術(shù)原理與方案設(shè)計大分子有機物

→

（厭氧）→小分子有機物

→中間產(chǎn)物+M+E大分子有機物

→

小分子有機物

→

（好氧）→

→CO2+H2O+NH4++PO43-+M+E蛋白質(zhì)

→

氨基酸

→NH4+

→NO3-

→NO2,NO,N2Ox+n(e)====RedEDTA+M===EDTA-MS+M===S-MS-+M+===S-MS++M-===S-M

I生化反應(yīng)：不同微生物種類參與的有機物質(zhì)降解（1）有機污染物的降解與去除2.1水體中污染物降解與去除途徑III生物吸附、吸收:植物+微生物+動物II物理化學反應(yīng):氧化還原、絡(luò)合、吸附、沉淀等7大反應(yīng)初沉池好氧二沉池污泥回流空氣污泥處理出水經(jīng)典“活性污泥法”處理系統(tǒng)（英國：1914年）

好氧反應(yīng)單元：曝氣供氧，促進微生物生長，形成活性污泥顆粒，加速有機質(zhì)分解，通過吸附、絮凝、沉淀，實現(xiàn)水污分離植物根系層，好氧+兼氧區(qū)間出水口2.0m進水口2.2m排污孔0.1m植物徑葉層厭氧區(qū)間絮凝沉淀水生植物、動物、微生物、生物膜介質(zhì)、生物絮凝劑表流濕地單元有機污染物降解與去除途徑好氧+厭氧：改善氧氣條件，降低厭氧積累、提高去除率7大類物理化學反應(yīng)1）溶解/沉淀(molecule/ion/fineparticle)M(OH)n(s)=====Mn++nOH-Ksp=[Mn+][OH-]n=溶度積2）凝聚/絮凝(particles)電介質(zhì)促成的聚集：凝聚聚合物促成的聚集：絮凝3）氧化/還原Ox+ne=====RedK=(Red)/[(Ox)(e)n]=氧化還原平衡反應(yīng)常數(shù)E=E0+[2.303RT/(nF)]ln[(Red)/(Ox)]E0=[2.303RT/(nF)]lnKMn4++2e====Mn2+Cr6++3e====Cr3+2NH4++3O2====2NO3-+8H+7大類物理化學反應(yīng)4）揮發(fā)NH4++OH-===NH3(g)+H2O，NO3-===NO,N2CO32-+2H+===H2O+CO2

H2S，CH4

（厭氧條件下生成）CH4C2H4

Hg(CH3)2Hg氣CH3Hg+

(CH3)2HgHg

Hg22+

Hg2+

+Hg細菌細菌細菌細菌水7大類物理化學反應(yīng)5）絡(luò)合(螯合)反應(yīng)螯合反應(yīng)（Chelation）是指多齒的配位反應(yīng)(絡(luò)合反應(yīng)）。螯合劑是多齒的配位劑。多齒是指一個配位劑可以與中心離子形成兩個及以上的配位鍵。常見螯原子：N、O、S。如NN型螯合物。常用的螯合劑（chelatingagent）：EDTA，ATMP，氨基三亞甲基膦酸M7大類物理化學反應(yīng)6）光解三類：直接光解：化合物（限可直接接受以光子的形式輻射的分子）接受了光能而進行的分解反應(yīng)。敏化光解：物質(zhì)被陽光激發(fā)后，將激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)移給其它化合物而導致的分解。氧化反應(yīng)：物質(zhì)被輻照產(chǎn)生自由基或純氧態(tài)（單一氧）等中間體，中間體再與化合物作用生成轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。7大類物理化學反應(yīng)7）吸附/解吸專一吸附:特殊吸附點/專一性/選擇性(selectivity)K+/NH4+的礦物層間固定/嵌合、酸性條件：Fe-P/Al-P，堿性條件：Ca-P/Mg-P非專一吸附：遵循質(zhì)量作用定律經(jīng)典吸附模型：平衡態(tài)、動態(tài)等溫吸附模型Langmuirisotherm：q=qmCe/(KL+Ce）Freundlichisotherm：q=KFCe1/nKineticisothermadsorption：ln(xe-xt)=ln(xe)-k1t7大類物理化學反應(yīng)大分子有機物

→（厭氧）

小分子有機物

→

（好氧）CO2+H2O+NH4++PO43-+M+EBOD+O2===CO2+H2O+Energy生化反應(yīng)：有機物質(zhì)降解有機C（BOD、COD）的降解與去除2.1水體中污染物降解與去除：C、N、P生化反應(yīng)：自發(fā)性、持續(xù)性中、低有機濃度負荷條件下人工濕地：低成本、高效率的處理系統(tǒng)蛋白質(zhì)

→

氨基酸

→NH4+

→NO3-

→NO2,NO,N2S-+NH4+===S-NH4 S++NO3-===S-NO3

I：含N有機物降解（2）無機氮的轉(zhuǎn)化與去除：IV:植物+微生物+動物吸收轉(zhuǎn)化（收獲）II：

物理化學反應(yīng):無機N氧化、還原、揮發(fā)III:氨、硝酸根離子吸附（液固分離）HNO2+H2ON2+2H2OHNO3+2[H]HNO

+H2OHNO2+2[H]2HNO

+2[H]N2O

+H2O2HNO

volatilization2NH4++3O2→2NO3-+8H+

（揮發(fā)+收獲）大分子有機物

→

小分子有機物

→

CO2+H2O+NH4++PO43-+M+EI

生化反應(yīng)：含磷有機物質(zhì)降解（3）無機磷的轉(zhuǎn)化與去除：II

物理化學反應(yīng):吸附、絮凝包裹沉淀（液固分離）

PO43-：H3PO4==3H++PO43-HPO42-：H3PO4==2H++HPO42-H2PO4-：H3PO4==H++H2PO42-AdsorptionIII:植物+微生物+動物吸收轉(zhuǎn)化（收獲）Fe/Al/Ca+P→Fe-P/Al-P/Ca-P↓5Ca(OH)2+3KH2PO4→Ca5(PO4)3(OH)↓+6H2O+3KOH

3FeSO4+2KH2PO4→Fe3(PO4)2↓+2H2SO4+K2SO4

（收獲）生化反應(yīng)類型與過程：

條件（O2、pH等）與最終產(chǎn)物7大物理化學反應(yīng)：溶解沉淀、凝聚/絮凝、氧化還原、揮發(fā)、絡(luò)合、光解、吸附BOD/COD/有機C去除：好氧生化反應(yīng)（全過程）N去除：氧化還原、揮發(fā)、吸附、生物吸收（收獲）P去除：吸附、生物吸收（收獲）2.1水體中污染物降解與去除：問題與思考2.2工藝模式與單元分級依據(jù)轉(zhuǎn)化與去除路徑設(shè)計串聯(lián)單元蛋白質(zhì)

→

氨基酸

→NH4+

→NO3-

→NO2,NO,N2（1）組合模式工藝（A-BI-BII-BIII-C）A表流去除大顆粒InletBI潛流去除小分子BII潛流去除陽離子BIII潛流去除陰離子C表流抑藻殺菌Pathwayofnitrogentransformation&removalProteinpeptideaminoacidproteinasepeptidaseAaminoacidNH3AmmoniationdeaminaseAmmonificationA+BINH3+H2O==NH4++OH-

NH4++S-==NH4SS-=negativelychargedsiteNH4+NO3-NitrificationUptakeBI+BIINO3-+B+==BNO3

B+=positivelychargedsiteUptakeBII+BIIIRemainingNH4+,NO3-&othernutrientsUptakeCFig.1.Constructed“A-B”wetlandmodelforsewagetreatment.Thedrainageoutletofeachcellisconnectedtoasludgepool.Thepurposeofsludgedischargeistopreventtheaccumulationofpollutantsinthesystem.Followingthereactionpathway,themajortargetpollutantstoberemovedinunitsA,BI,BIIandBIII,areorganic(e.g.,aminoacids),cationic(NH4+)andanionic(NO3-,PO43-)pollutants,respectively.2.2工藝模式與單元分級（2）串聯(lián)單元的級數(shù)（污質(zhì)液固分離）污染物化學勢平衡原理

：μL-μS

=0液相化學勢μL與固相化學勢μS差異為零自然條件下，液固相污質(zhì)分配均衡μL-μS=0；CL/CS=1；R=CS/(Cs+CL)=0.5CLCS(μL-μS)/(RT)=(μL0-μS0)/(RT)+ln(CL/CS)=0液相濃度CL與固相濃度CS比值：

CL/CS=1物理化學行為2.2工藝模式與單元分級（2）串聯(lián)單元的級數(shù)一級：C1=C0(1-R)；二級：C2=C1(1-R)；三級：C3=C2(1-R) Cn=C0(1-R)n

n=ln(Ce/C0)/ln(1-R)

取起始COD濃度:C0=300mg/L，各級中去除率R=0.5，出水達到一級A:Ce=50mg/L：級數(shù)n→4自然條件下，液固相污染物質(zhì)分配均衡，?。篟=0.5C0=200CODmg/LR=50%Ce=100CODmg/L200mg/L100mg/LC1=C0(1-R)C2=C1(1-R)C3=C2(1-R)<50mg/L2.2工藝模式與單元分級（3）生物再生（緩沖系統(tǒng)）作用污水處理過程中，由于吸附沉淀作用，污質(zhì)（無機氮、磷）會逐步在固相中積累，導致CS增大。同期，系統(tǒng)中生物吸收（收獲）會帶走一定污質(zhì)（氮、磷）量，使CS降低，生物吸收N/P速率等于積累速率時，系統(tǒng)凈化力到達平衡狀態(tài)。C0CSCL污質(zhì)==吸附沉淀=生化降解+生物吸收2.2工藝模式與單元分級：問題與思考濕地工藝流程設(shè)計的依據(jù)、原理與原則組合方式與單元功能設(shè)置：有機污染物降解途徑及相關(guān)反應(yīng)組合級數(shù)：化學勢平衡原理、固相吸附=生物吸收動態(tài)平衡原理因地制宜原則冬季組合工藝模式效果（中試）檢驗冬季冬季冬季系統(tǒng)冬季去N除P效率組合工藝模式效果（中試）檢驗單元去除貢獻率:與設(shè)計的單元功能相符2.3人工濕地污水處理系統(tǒng)設(shè)計2.3.1污水類型、規(guī)模與處理目標（1）污水類型：城鎮(zhèn)污水（來源、污水狀況）（2）處理規(guī)模：Q=T/D;M3/D：10萬噸/天

（3）處理目標：設(shè)計水質(zhì)，出水：一級A(GB18918-2002)水質(zhì)指標TSSCODCrBOD5TNNH4+-NTP進水(mg/L)55~8079~32346.7~12220.3~6017.1~561.79~6.8一級A(mg/L)1050101550.5設(shè)計去除率(%)758284668686常規(guī)城鎮(zhèn)污水水質(zhì)、設(shè)計水質(zhì)標準、設(shè)計去除率地表III204110.2/0.05A-III去除率%6060948060/902.3人工濕地污水處理系統(tǒng)設(shè)計（1）水力負荷（HLR）：

容積水力負荷：單位體積每天承受的污水量:HLR=T/m3/d=Q/V/d

表面水力負荷：單位面積每天承受的污水量:HLR=T/m2/d=m3/m2/d=m/d =Q/m2/d=0.2–0.5,常用：0.3左右（1噸水約占3平方米土地）

至關(guān)重要參數(shù)：確定污水處理效率和土地利用效率（2）污染負荷（Pollutantload）：

單位面積每天承受的BOD/COD:mgBOD/COD/m2/d

與進水有機污染物濃度相關(guān)：20-60gBOD/m2/d（3）有效容積V:.V=可容納水的空間，潛流濕地Ve=有效體積-填料體積，常規(guī)濕地填料空隙度：20-40%2.3.2設(shè)計參數(shù)2.3人工濕地污水處理系統(tǒng)設(shè)計（4）水力停留時間（HRT）：d=Ve/Q=（2萬體積/1萬廢水）=2天（5）水流速度：每天/小時/分鐘/秒水流動的距離：m/小時，適當小

單元水流速度=單元（水流方向）長度/水力停留時間

單元長-寬比例：體積一定，可通過調(diào)整長-寬比來調(diào)整水流速度

2.3.2設(shè)計參數(shù)水深：1m8萬m3/4萬THRT=2天寬：200m長：400m流速：200m/d8萬m3/4萬THRT=2天寬：400m長：200m流速：100m/d

水力坡度：進水位與出水位高度之差/進水到出水點的距離（單元長度）

潛流單元水力坡（梯）度決定水在介質(zhì)中的流速：高程設(shè)計進出水口標高、長度、填料的導水性能及變化

配置目的：優(yōu)化濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和可持續(xù)穩(wěn)定性

2.3人工濕地污水處理系統(tǒng)設(shè)計2.3.3濕地物種配置單元植物種類拉丁名類別A香菇草狐尾藻黑藻空心菜鳳眼蓮空心蓮子草HydrocotylevulgarisMyriophyllumverticillatumHydrillaverticillata(L.f.)RoyleIpomoeaaquaticaForsk.EichhorniacrassipesAlternantherahiloxeroides(Mart.)Griseb挺水沉水沉水草本漂浮漂浮BI木芙蓉水杉月季梭魚草油菜HibiscusmutabilisLinn.MetasequoiaglyptostroboidesRosachinensisJacq.PontederiacordataBrassicacampestrisL.喬木灌木灌木草本草本BII垂柳紅繼木夾竹桃菖蒲水芹菜SalixbabylonicaLoropetalumchinensevar.rubrumNeriumindicumMill.AcoruscalamusL.Oenanthejavanica(Blume)DC.喬木灌木灌木草本草本BIII叢竹花葉蘆竹再力花FargesiafungosaYiArundodonaxvar.versicolorThaliadealbataLink草本草本草本（1）按照工藝流程單元功能配置優(yōu)勢植物2.3人工濕地污水處理系統(tǒng)設(shè)計2.3.3濕地物種配置：依據(jù)與原則單元植物特性說明A耐污、根系發(fā)達的水生植物以浮水和沉水植物為主種植挺水植物時要有防止根系破壞底部防滲層措施（去主根、采用特殊種植方式）BI耐污、耐濕、根系發(fā)達的陸生植物以多年生木本植物作為建群植物+不同季節(jié)的草本植物，形成復合植物群落系統(tǒng)。種植木本植物時采取必要措施，防止根系破壞底部防滲層（去主根、采用特殊種植方式）BII耐濕、N、P吸收轉(zhuǎn)運量大的陸生植物同上BIII耐濕、N、P吸收轉(zhuǎn)運量大的陸生植物同上C耐貧瘠、具有抑澡殺菌功能的水生植物同A單元（2）以本土種類為主（出現(xiàn)外來物種時要有控制措施）（3）季節(jié)性植物種類搭配，尤其是豐富冬季植物種類（4）兼顧植物多樣性與季相景觀，提高系統(tǒng)的美學價值（5）從種苗、種植、維護管理、換季、收獲角度考慮成本效益2.3人工濕地污水處理系統(tǒng)設(shè)計2.3.3濕地物種配置：依據(jù)與原則配置目的：增強處理系統(tǒng)截留污染物質(zhì)、抵抗污染負荷的能力2.3人工濕地污水處理系統(tǒng)參數(shù)2.3.4濕地填料配置：目的、依據(jù)與原則單元填料種類填料深度功能BI石灰石（φ1m-φ2cm）蛭石硅藻土

石灰石（φ3cm-φ5cm）30cm30cm20cm50cm去除有機污染物BII石灰石（φ1m-φ2cm）沸石石灰石（φ3cm-φ5cm）30cm30cm60cm去除陽離子污染物BIII石灰石（φ1m-φ2m）水滑石石灰石（φ3cm-φ5cm）50cm25cm55cm去除陰離子污染物（1）按照工藝流程中單元功能配置填料（2）吸附容量高、成本低、使用壽命長、資源豐富（3）通透性好、導水率高（顆粒性能、形狀和填料厚度）2.3人工濕地污水處理系統(tǒng)參數(shù)2.3.4濕地填料配置：目的、依據(jù)與原則濕地填料作用與問題：去N除P（和其它有毒物質(zhì)）平衡物流（平衡污染物質(zhì)負荷）、穩(wěn)定水質(zhì)（在換季、冬季穩(wěn)定系統(tǒng)出水水質(zhì)）、生物再生（根系與微生物的再生功能，實現(xiàn)吸附、沉淀、降解、吸收和轉(zhuǎn)化的平衡）增強系統(tǒng)抗污染負荷能力，減少系統(tǒng)用地面積難點問題：成本與堵塞植物根系層，兼氧區(qū)間BI-BIII單元：吸附+氧化還原+絡(luò)合+沉淀+生物降解植物徑葉層，好氧+兼氧區(qū)間厭氧區(qū)間（微生物/動物)絮凝沉淀潛流濕地植物吸附介質(zhì)氧化還原試劑吸附為主體的物理化學反應(yīng)截留污染物質(zhì)，供植物吸收利用與微生物降解，實現(xiàn)系統(tǒng)吸附緩沖能力再生出水口0.8m0.5m進水口1.3m1.6mBI0.1m1.7m1.0m0.20m30cm細沙30cm介質(zhì)60cm石礫0.4m2.3人工濕地污水處理系統(tǒng)設(shè)計2.3.4濕地填料配置：潛流單元（1）工藝：除N、除P工藝、模式化、設(shè)備化（2）植物：富集N、P植物、冬季濕地植物、抑澡植物（3）微生物：

好氧、厭氧菌種、EM（4）吸附填料：陽離子吸附劑、陰離子吸附劑、離子吸附過濾器（床、柱）、提高去N除P效率，增強導水性能、便于清洗、更新（5）成本效益：土地、植物、填料（質(zhì)量問題）（6）運行管理：生物收獲與生物資源利用2.4濕地工程關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)動向濕地單元：生態(tài)系統(tǒng)，有機碳、養(yǎng)分生產(chǎn)工廠、物種繁育場所生物收獲與生物資源利用太陽能+CO2、O2、N2輸入+無機養(yǎng)分吸收==生物合成、積累BOD、N、P增大自然系統(tǒng)食物（網(wǎng)）鏈轉(zhuǎn)化==動態(tài)平衡（系統(tǒng)與環(huán)境物、能流平衡）污染物輸入生物收獲維持平衡生化反應(yīng)器：有機降解、形成活性污泥、水污分離、污泥處置清除底泥Greenroofs/wallsWetlands

OpencanalsandinfiltrationBufferzonesRetentionbasin綠色城市（水足跡：循環(huán)利用）循環(huán)利用節(jié)約90%城市用水January11,1193

Thermophilicanaerobictreatment-BIOGASGrowthmediumNutrientsHeatCO2El.OHWBW

Localnutrientrecycling90%reductionofenergyfor

heatingispossible生物產(chǎn)能節(jié)約90%調(diào)溫能源、回收養(yǎng)分4NORWEGIANUNIVERSITYOFLIFESCIENCESwww.umb.no4DepartmentofEnvironmentalSciences(IMV)PetterD.JenssenSource:GTZFuturecities：netexportersofso