第九章 污染生態(tài)工程

一、環(huán)境污染概述

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，其范圍從海平面以下12Km的深度到海平面以上約10Km的高度。

生態(tài)環(huán)境污染：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，直接或間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：‘資源的一種不適當(dāng)?shù)姆峙湫问健诰耪挛廴旧鷳B(tài)工程生態(tài)環(huán)境惡化特征——人類潛能與環(huán)境阻力之間的矛盾日益嚴(yán)重；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；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。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

例如：幾乎所有的殺蟲劑都是二戰(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)

未成功樹(shù)立“環(huán)境本身也是一種有價(jià)資源”的觀念。環(huán)境的基本功能：1、生存性功能——滿足人類基本生存和生理需要的基本功能。2、生產(chǎn)性功能——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。生態(tài)環(huán)境的價(jià)值屬性生態(tài)環(huán)境的固有價(jià)值生態(tài)環(huán)境的經(jīng)濟(jì)價(jià)值生態(tài)環(huán)境的社會(huì)價(jià)值（人與自然方面&人與人方面）

二、環(huán)境污染現(xiàn)狀大氣層的污染淡水生態(tài)系統(tǒng)的污染海洋生態(tài)環(huán)境的污染土壤生態(tài)系統(tǒng)的污染大氣層的污染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：①二氧化碳②氯氟烷烴③甲烷④氧化亞氮⑤氮氧化物和硫氧化物⑥煙塵⑦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)的污染

人類可利用的淡水資源主要是江河湖泊、地下水和降水。隨著人口增加、工農(nóng)業(yè)用水激增，世界的淡水用量一直在穩(wěn)步增長(zhǎng)。在過(guò)去的三個(gè)世紀(jì)內(nèi)，人類的用水量已增加了35倍以上。水資源污染、水土流失加劇，使得淡水資源已經(jīng)成為一種限制性的資源。土壤生態(tài)系統(tǒng)的污染隨著工農(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)2000萬(wàn)hm2，約占耕地面積的1／5，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。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

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。物理遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律化學(xué)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律生物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律稀釋沉淀

中和

氧化還原光化學(xué)反應(yīng)

生物降解

生物轉(zhuǎn)化

積累、濃縮和放大

四、環(huán)境生態(tài)工程

總則——利用生態(tài)系統(tǒng)自凈能力消除污染人工濕地污水處理生態(tài)工程氧化塘污水處理生態(tài)工程污水土地處理生態(tài)工程城市垃圾及污泥處理生態(tài)工程重金屬污染土壤治理生態(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)工程人工濕地系統(tǒng)（Constuctedwetland），是指以工程方式構(gòu)筑池深小于1.5ｍ左右的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)署出版的《人工濕地處理城市廢水手冊(cè)》所述，人工濕地系統(tǒng)已有40

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)處理的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。1.人工濕地系統(tǒng)的概念2.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，濕地植物的根系將氧氣帶入周圍的土壤，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)了人工濕地去除復(fù)雜污染物及難處理污染物的能力。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、硫、磷等依賴于土壤和植物的作用。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、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，懸浮固體出水值一般低于10mg/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)物又分為好氧降解和厭氧降解。好氧降解主要由好氧異養(yǎng)菌控制：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)程分兩步進(jìn)行。第一步主要產(chǎn)物為脂肪酸，如乙酸、乳酸、乙醇、CO2和H2。C6H12O6+2H2O=2CH3COOH+4H2+2CO2C6H12O6=2CH3CHOHCOOHC6H12O6=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)。CH3COOH+H2SO4=2CO2+2H2O+H2SCH3COOH+4H2=2H2O+2CH4CO2+4H2=CH4+2H2OBOD的去除包括幾個(gè)生物化學(xué)過(guò)程：好氧呼吸，厭氧消減和硫酸鹽還原。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、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。人工濕地系統(tǒng)中對(duì)P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P作用；基質(zhì)的物理化合作用。其中最主要的是基質(zhì)對(duì)P的吸附作用及其納P容量，其吸附作用與基質(zhì)中Fe，Al和Ca等金屬離子有關(guān)，而植物吸收對(duì)P的去除效率影響不大。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)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。3.人工濕地的組成絕大多數(shù)人工濕地由五部分構(gòu)成：①基質(zhì)，具有透水性，如土壤、砂、礫石；②水體（在基質(zhì)表面上或下流動(dòng)的水）；③植物，適于在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長(zhǎng)，如蘆葦；④無(wú)脊椎或脊椎動(dòng)物；⑤好氧或厭氧微生物種群。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)。

植物植物是人工濕地的重要組成部分。人工濕地凈化污水過(guò)程中,植物的作用可以歸納為3個(gè)重要的方面:①回收利用污水中可利用態(tài)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),吸附、富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì);②為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣;③增強(qiáng)和維持介質(zhì)的水力傳輸。一般來(lái)說(shuō),選擇濕地植物要注意幾個(gè)原則：①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；②選擇在本地適應(yīng)性好的植物，最好是本地植物；③根系發(fā)達(dá)、生物量大；④抗病蟲害能力強(qiáng)；⑤最好有廣泛用途或經(jīng)濟(jì)價(jià)值；⑥易管理，綜合利用價(jià)值高。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、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)Pb、Zn、Cd等重金屬有較好的去除作用。微生物人工濕地中微生物是凈化污水的“主力軍”。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)作為豐富能源，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。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，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)是濕地凈化污水的最主要因素。現(xiàn)有研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在BOD5、COD以及氮等降解的過(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Pseudomonas、產(chǎn)堿桿菌屬Alcaligens和黃桿菌屬Flavobacterium，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BOD5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用?；|(zhì)基質(zhì),又稱填料,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)、微生物附著的床體?；|(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)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),基質(zhì)通過(guò)一些物理、化學(xué)途徑(如吸附、吸收、過(guò)濾、沉淀、絡(luò)合反應(yīng)和離子交換等)來(lái)去除污水中的SS、N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(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、易于取材等因素。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,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)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,有研究提到了蚯蚓(Drilonema)能起到清潔垃圾的作用,從而減少了排泥次數(shù)。蚯蚓和沙蠶(Nereisdiversicolor)對(duì)重金屬有富集作用,可以推測(cè)這些動(dòng)物對(duì)污水中的重金屬去除也能起一些作用。自由水面系統(tǒng)（FWS），又稱表面流濕地；潛流系統(tǒng)（SFS），又稱潛流濕地。

潛流濕地又分為水平流潛流系統(tǒng)（HFS）和垂直流潛流系統(tǒng)（VFS）根據(jù)水的流動(dòng)狀態(tài)，將人工濕地系統(tǒng)分為如下類型：4.人工濕地系統(tǒng)的分類此形式的人工濕地是在池深約0.6-1.5ｍ的淺池塘或渠道中種植各種水生植物，包含挺水植物（如香蒲、蘆葦、風(fēng)車草、茭白筍及開(kāi)卡蘆等）、沉水植物（如水蘊(yùn)草、金魚藻等）、浮葉植物（如睡蓮、菱角等）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，具棲息地重現(xiàn)的功能。

（1）表面流濕地（FWS）FWS濕地依濕地表面形態(tài)不同分為：此形式的人工濕地是在池深0.6-1ｍ、底部坡度0.5％～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)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)。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。（2）潛流濕地（SFS）①水平流潛流系統(tǒng)（HFS）：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)表面以下流向出口。此過(guò)程中，污染物得到降解。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。②垂直流潛流系統(tǒng)（VFS）：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。幾種不同濕地系統(tǒng)比較人工濕地污水處理系統(tǒng)由預(yù)處理單元和人工濕地單元組成。通過(guò)合理設(shè)計(jì)可將BOD5、SS、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、階梯進(jìn)水或綜合式。5.人工濕地系統(tǒng)的工藝流程推流式回流式階梯式進(jìn)水綜合式6.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3部分組成：(1)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。(2)配水和集水設(shè)施。由配水井、配水槽、配水管網(wǎng)、布水管、集水管和集水池組成。(3)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。7.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)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。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)。8.人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)案例1：

成都府南河活水公園

成都市花了五年多時(shí)間，投入了25億人民幣，拆除600多處排污管道，整條河道都進(jìn)行了清淤，重新修整了42公里的河岸。然而，河道治理工程完成后，府南河水仍沒(méi)有變得清澈起來(lái)。成都活水園，占地24000多平方米，每天有200立方水從河中抽出除去細(xì)菌、重金屬后再回到河中。國(guó)際上曾獲“國(guó)際水岸獎(jiǎng)最高獎(jiǎng)”和“環(huán)境地域設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”。成都活水園——城市水凈化生態(tài)工程的典范公園形狀是一“魚”形，象征活力和健康，也成了該設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之一。生態(tài)凈水第一步：噴水池這個(gè)噴泉池容積為780立方米，功能叫“厭氧沉淀池”。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，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：蓮花石溪這一方面極富動(dòng)感和觀賞價(jià)值，同時(shí)使水在回旋、震蕩中充分地曝氣充氧，增強(qiáng)水中的含氧量。經(jīng)過(guò)初步沉淀的水，流入一串形似花瓣的蓮花石溪，稱為“水流雕塑”。它巧妙地引入水力學(xué)原理，利用落差產(chǎn)生的沖力，使水在一個(gè)個(gè)石花瓣中活潑歡跳。生態(tài)凈水第三步：

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“兼氧池”。它的深度為1.6米、容積為48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。生態(tài)凈水第四步：

植物池——人工濕地生態(tài)系統(tǒng)它是“活水公園”水處理工程的核心部分，由6個(gè)植物塘、12個(gè)植物床組成，其中養(yǎng)殖的植物達(dá)數(shù)十種，還有多種魚類、昆蟲和兩棲動(dòng)物。生態(tài)凈水第五步：

經(jīng)植物池凈化后的水進(jìn)入魚塘

魚塘出來(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。蓄水池周圍是渡良瀨川的滯洪區(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，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、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人工生態(tài)浮島，種植蘆葦?shù)戎参?，其根系附著微生物，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)，降解水中有機(jī)質(zhì)。浮島還設(shè)置為魚類產(chǎn)卵用的產(chǎn)卵床，也為小魚設(shè)有棲身地，水中的浮游植物成了魚餌。人工生態(tài)浮島保證了蓄水池水質(zhì)的潔凈。

植

物

昆

蟲

鳥(niǎo)

類

199331科，104種

19科，45種

18科，22種

199845科，166種

45科，116種

25科，50種

治理前后動(dòng)植物種類變化

案例3：

山東省南四湖人工濕地

污水土地處理生態(tài)工程

污水土地處理是在人工調(diào)控下利用土壤-微生物-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。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)中的凈化是一個(gè)綜合凈化過(guò)程。土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理

BOD大部分是在土壤表層土中去除的。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、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，并合成微生物新細(xì)胞。當(dāng)污水處理的BOD負(fù)荷超過(guò)讓土壤微生物分解BOD的生物氧化能力時(shí)，會(huì)引起厭氧狀態(tài)或土壤堵塞。BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除病原體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（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)、陽(yáng)離子交換容量、鐵鋁氧化物和植物對(duì)磷的吸收等因素的影響。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、生長(zhǎng)期、對(duì)氮的吸收能力以及土地處理系統(tǒng)等工藝因素的影響。BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除病原體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，會(huì)引起土壤堵塞。

BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除病原體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，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可達(dá)92％～97％。其去除率與選用的土地處理系統(tǒng)工藝有關(guān)，其中地表漫流的去除率較低，但若有較長(zhǎng)的漫流距離和停留時(shí)間，也可以達(dá)到較高的去除效率。

BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除病原體的去除重金屬的去除土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理

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。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)反應(yīng)，生成金屬磷酸鹽和有機(jī)重金屬等沉積于土壤中。BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質(zhì)的去除病原體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，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。其主要控制因素為：灌水率、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系統(tǒng)快速滲濾系統(tǒng)慢速滲濾系統(tǒng)地下滲濾處理系統(tǒng)慢速滲濾處理系統(tǒng)主要由下列幾部分構(gòu)成：(1)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)：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)：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)：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。運(yùn)行數(shù)據(jù)：BOD5去除率可達(dá)95%以上；COD去除率可達(dá)85~90%以上；氮去除率可達(dá)80~90%以上；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。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性和懸浮有機(jī)物進(jìn)行分解，使污水得以凈化?？焖贊B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率和硝化速率。

土地處理基本工藝地表漫流系統(tǒng)快速滲濾系統(tǒng)慢速滲濾系統(tǒng)地下滲濾處理系統(tǒng)特點(diǎn)：

（1）去除率高：

BOD＞95%；COD＞91%

出水BOD＜10mg/L；

COD＜40mg/L

（2）具有脫氮除磷功能：

NH3去除率85%；

TN去除率80%

除磷率65%（3）去除大腸菌得能力強(qiáng)，可達(dá)99.9%

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2％～8％。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流失，尾水收集后可回用或排放水體。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。土地處理基本工藝地表漫流系統(tǒng)快速滲濾系統(tǒng)慢速滲濾系統(tǒng)地下滲濾處理系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)：BOD去除率達(dá)90%左右，總氮去除率達(dá)70~80%SS的去除率達(dá)90~95%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0.5m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。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。土地處理基本工藝地表漫流系統(tǒng)快速滲濾系統(tǒng)慢速滲濾系統(tǒng)地下滲濾處理系統(tǒng)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：(1)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(3)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:（1）選擇適宜的廢水類型，不是任何廢水都可用土地處理法處理；城市污水及與城市污水水質(zhì)相近的工業(yè)廢水可作灌溉用水。醫(yī)藥、生物制品、化學(xué)試劑、農(nóng)藥、石油煉制、焦化和有機(jī)化工處理后的廢水不適用作灌溉用水（農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB5084-92）（2）選擇適當(dāng)?shù)闹参镱愋停话阋詷?shù)木、經(jīng)濟(jì)作物為主，如選用農(nóng)作物，應(yīng)注意在水質(zhì)允許的情況下，還要保證農(nóng)作物不被污染，不減產(chǎn)，而且不要種植蔬菜、果品類植物；（3）做好防滲處理問(wèn)題，避免污染地下水源；（4）控制進(jìn)水水質(zhì)，不能長(zhǎng)期使用含鹽量高的污水，防止土壤鹽堿化；（5）注意防止生物污染（如醫(yī)院廢水不能進(jìn)入系統(tǒng)）防止傳染疾病和對(duì)人畜產(chǎn)生危害；氧化塘污水處理生態(tài)工程穩(wěn)定塘（氧化塘）——是經(jīng)過(guò)人工適當(dāng)?shù)男拚耐恋?，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）與水體自凈過(guò)程相似停留時(shí)間較長(zhǎng)通過(guò)微生物+水生生物的多種生物的綜合作用，使有機(jī)物降解，進(jìn)而凈化污水凈化過(guò)程包括——好氧，兼氧，厭氧三種狀態(tài)DO來(lái)源于光合作用適用各種污水，適用于各種氣候條件可以實(shí)現(xiàn)從一級(jí)到二級(jí)到深度處理技術(shù)的全過(guò)程，一般相當(dāng)于二級(jí)菌類、藻類魚、水禽等高級(jí)動(dòng)物浮游生物水生動(dòng)物水生植物生物穩(wěn)定塘內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)在氧化塘中，有機(jī)物是通過(guò)兩類微生物的新陳代謝作用去除的。一類是異養(yǎng)微生物,將有機(jī)物氧化降解，同時(shí)產(chǎn)生能量和合成自己新的細(xì)胞；另一類則是藻類，通過(guò)光合作用固定二氧化碳，合成新的細(xì)胞并釋放出氧。藻類釋放出的氧供好氧和兼性菌氧化有機(jī)物,生成二氧化碳和水。而產(chǎn)生的二氧化碳又可滿足藻類光合作用的需要，以此循環(huán)相輔相成。一些藻類不僅能通過(guò)光合作用，而且也通過(guò)異養(yǎng)作用進(jìn)行新陳代謝。穩(wěn)定塘的優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)基建投資低舊河道、沼澤地、谷地可利用作為穩(wěn)定塘，穩(wěn)定塘系統(tǒng)基建投資低。運(yùn)行管理簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定塘運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，動(dòng)力消耗低，運(yùn)行費(fèi)用較低，約為傳統(tǒng)二級(jí)處理廠的1/3～1/5?？蛇M(jìn)行綜合利用實(shí)現(xiàn)污水資源化，如將穩(wěn)定塘出水用于農(nóng)業(yè)灌溉，充分利用污水的水肥資源；養(yǎng)殖水生動(dòng)物和植物，組成多級(jí)食物鏈的復(fù)合生物系統(tǒng)。(2)缺點(diǎn)占地面積大沒(méi)有空閑余地時(shí)不宜采用。處理效果受氣候影響如季節(jié)、氣溫、光照、降雨等自然因素都影響穩(wěn)定塘的處理效果。設(shè)計(jì)運(yùn)行不當(dāng)時(shí)，可能形成二次污染如污染地下水、產(chǎn)生臭氣和滋生蚊蠅等。按塘內(nèi)的微生物類型、供氧方式和功能等劃分好氧塘兼性塘厭氧塘曝氣塘深度處理塘水生植物塘生態(tài)塘完全儲(chǔ)存塘常見(jiàn)其他穩(wěn)定塘的分類好氧塘：

深度較淺，陽(yáng)光能透至塘底，全部塘水內(nèi)都含有溶解氧，塘內(nèi)菌藻共生，溶解氧主要是由藻類供給，好氧微生物起凈化污水作用。好氧塘

（1）高負(fù)荷好氧塘這類塘設(shè)置在處理系統(tǒng)的前部，目的是處理污水和產(chǎn)生藻類。特點(diǎn)是塘的水深較淺，水力停留時(shí)間較短，有機(jī)負(fù)荷高。

BOD5表面負(fù)荷率：0.004-0.016kg/m2·d（2）普通好氧塘這類塘用于處理污水，起二級(jí)處理作用。特點(diǎn)是有機(jī)負(fù)荷較高，塘的水深較高負(fù)荷好氧塘大，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)。BOD5表面負(fù)荷率：0.002-0.004kg/m2·d

（3）深度處理好氧塘深度處理好氧塘設(shè)置在塘處理系統(tǒng)的后部或二級(jí)處理系統(tǒng)之后，作為深度處理設(shè)施。特點(diǎn)是有機(jī)負(fù)荷較低，塘的水深較高負(fù)荷好氧塘大。BOD5表面負(fù)荷率：0.0005kg/m2·d好氧塘種類

好氧塘內(nèi)的生物種群主要有藻類、菌類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物、水蚤等微型動(dòng)物。

菌類主要是生存在水深0.5m的上層，濃度為1×108～5×109個(gè)/mL，主要種屬與活性污泥和生物膜相同。

原生動(dòng)物和后生動(dòng)物的種屬數(shù)與個(gè)體數(shù)，均比活性污泥法和生物膜法少。

藻類的種類和數(shù)量與塘的負(fù)荷有關(guān)，它可以反映塘的運(yùn)行狀況和處理效果。好氧塘好氧塘內(nèi)的生物種群兼性塘：兼性塘的深度較大，上層是好氧區(qū)，藻類的光合作用和大氣復(fù)氧作用使其有較高的溶解氧，由好氧微生物起凈化污水作用；中層的溶解氧逐漸減少，稱兼性區(qū)（過(guò)渡區(qū)），由兼性微生物起凈化作用；下層塘水無(wú)溶解氧，稱厭氧區(qū)，沉淀污泥在塘底進(jìn)行厭氧分解。兼性塘曝氣塘：曝氣塘采用人工曝氣供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起凈化作用，污水停留時(shí)間較短。完全混合曝氣塘部分混合曝氣塘曝氣塘

曝氣塘是在塘面上安裝有人工曝氣設(shè)備的穩(wěn)定塘。曝氣塘曝氣塘出水的懸浮固體濃度較高，排放前需進(jìn)行沉淀，沉淀的方法可以用沉淀池，或在塘中分割出靜水區(qū)用于沉淀。若曝氣塘后設(shè)置兼性塘，則兼性塘要在進(jìn)一步處理其出水的同時(shí)起沉淀作用。曝氣塘的水力停留時(shí)間為3～10d，有效水深2～6m。曝氣塘一般不少于3座，通常按串連方式運(yùn)行。

完全混合曝氣塘中曝氣裝置的強(qiáng)度應(yīng)能使塘內(nèi)的全部固體呈懸浮狀態(tài)，并使塘水有足夠的溶解氧供微生物分解有機(jī)污染物。

部分混合曝氣塘不要求保持全部固體呈懸浮狀態(tài)，部分固體沉淀并進(jìn)行厭氧消化。其塘內(nèi)曝氣機(jī)布置較完全混合曝氣塘稀疏。完全混合曝氣塘部分混合曝氣塘曝氣塘的兩種類型厭氧塘：厭氧塘的塘深在2m以上，有機(jī)負(fù)荷高，全部塘水均無(wú)溶解氧，呈厭氧狀態(tài)，由厭氧微生物起凈化作用，凈化速度慢，污水在塘內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)。厭氧塘

厭氧塘的設(shè)計(jì)通常是用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用有機(jī)負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)的主要經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：⑴有機(jī)負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷的表示方法有三種：BOD5表面負(fù)荷（kgBOD5/hm2·d）、BOD5容積負(fù)荷（kgBOD5/m3·d）、VSS容積負(fù)荷（kgVSS/m3·d）。我國(guó)采用BOD5表面負(fù)荷。處理城市污水的建議負(fù)荷值為200～600kg/（hm2·d）。對(duì)于工業(yè)廢水，設(shè)計(jì)負(fù)荷應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。⑵厭氧塘一般為矩形，長(zhǎng)寬比為2:1~2.5:1。單塘面積不大于4hm2。塘水有效深度一般為2.0~4.5m,儲(chǔ)泥深度大于0.5m，超高為0.6~1.0m。⑶厭氧塘的進(jìn)水口離塘底0.6~1.0m,出水口離水面的深度應(yīng)大于0.6m，使塘的配水和出水較均勻，進(jìn)、出口的個(gè)數(shù)均應(yīng)大于兩個(gè)。厭氧塘很少用于單獨(dú)污水處理，而是作為其他處理設(shè)備酸的前處理單元。厭氧塘宜用于處理高濃度有機(jī)廢水，也可用于處理城鎮(zhèn)污水。厭氧塘設(shè)計(jì)和應(yīng)用項(xiàng)目曝氣好氧兼性厭氧進(jìn)水BOD5較低中等中等較高DO飽和飽和飽和

過(guò)渡

0（從上至下）0微生物好氧兼性好氧好氧

兼性

厭氧厭氧兼性氧源曝氣藻類大氣藻類、大氣、無(wú)無(wú)凈化速度快快

慢停留時(shí)間短短

長(zhǎng)穩(wěn)定塘的主要性能穩(wěn)定塘的凈化機(jī)理①細(xì)菌——降解有機(jī)物起主要作用

兼性異養(yǎng)菌（好氧塘和兼性塘好氧區(qū)，及兼性區(qū)存在）好氧菌和兼性菌——種屬多產(chǎn)酸菌（兼性異氧菌）分解有機(jī)物產(chǎn)生乙酸等和醇類）厭氧菌（厭氧塘和兼性塘污泥區(qū)，將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化為

CH4+CO2，脫硫弧菌-絕對(duì)厭氧菌）硝化菌（絕對(duì)好氧菌）②藻類

穩(wěn)定塘為菌藻共生體系，藻類具有葉綠體，含有葉綠素，能夠通過(guò)這些色素進(jìn)行光合作用，是塘水中DO的主要供應(yīng)者。白晝吸收CO2，放出O2

夜間內(nèi)源呼吸，消耗O2，放出CO2

綠藻——最常見(jiàn)的，單細(xì)胞或多細(xì)胞的綠色藻類藍(lán)綠藻（藍(lán)藻）——機(jī)體構(gòu)造簡(jiǎn)單，藻體為單細(xì)胞及絲狀體褐藻③原生動(dòng)物和后生動(dòng)物

④水生植物

種植“水生維管束植物”能提高塘對(duì)有機(jī)物和N、P等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除效果。

與活性污泥中不一樣，表現(xiàn)在不規(guī)則和數(shù)量不相等兩方面。原生動(dòng)物和后生動(dòng)物不完全作為指示性生物考慮水蚤——枝角類，捕食（細(xì)菌和藻類）出現(xiàn)水蚤表明水質(zhì)清澈，水蚤能吞食粒狀物質(zhì)，分泌粘液性物質(zhì)。搖蚊幼蟲——使底泥量減少a、浮水植物——漂浮在水面、直接從大氣中吸O2、CO2，從塘水中吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。鳳眼蓮——即水葫蘆，具有較強(qiáng)的耐污性，去污能力強(qiáng)凈化過(guò)程：O2通過(guò)根、莖輸送到根部，釋放于水中；鳳眼蓮本身也直接吸收水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物;

水層是好氧，底部是厭氧，可有利于硝化和反硝化;

種植在高負(fù)荷的穩(wěn)定塘里，并可回收作為“青貯飼料”.b、沉水植物——根生長(zhǎng)于底泥中，葉、莖全部沉沒(méi)水中，僅在開(kāi)花時(shí)，花開(kāi)在水面上

只能在塘水深較高，有機(jī)物負(fù)荷低和能有光照的地區(qū)生長(zhǎng)其作用同“浮水植物”沉水植物是鴨、鵝的飼料常見(jiàn)的有馬來(lái)眼子蓮c、挺水植物——根生長(zhǎng)于底泥中，葉、莖則挺出水面，常見(jiàn)水蔥為深綠色，蘆葦是淺綠色，其作用于上述兩種植物相同，但只能生長(zhǎng)于淺水中，收割季節(jié)需放水

⑤其它水生生物放養(yǎng)水禽，建立良好的生態(tài)系統(tǒng)，魚吞食藻類，鴨鵝吞食水草。

細(xì)菌藻類水生植物原生動(dòng)物好氧微生物魚類水禽（鴨、鵝）穩(wěn)定塘內(nèi)主要的食物鏈網(wǎng)穩(wěn)定塘系統(tǒng)的工藝流程穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)的組成穩(wěn)定塘進(jìn)水的預(yù)處理：為防止穩(wěn)定塘內(nèi)污泥淤積，污水進(jìn)入穩(wěn)定塘前應(yīng)先去除水中的懸浮物質(zhì)。常用設(shè)備為格柵、普通沉砂池和沉淀池。若塘前有提升泵站，而泵站的格柵間隙小于20mm時(shí)，塘前可不另設(shè)格柵。原污水中的懸浮固體濃度小于100mg/L時(shí)，可只設(shè)沉砂池，以去除砂質(zhì)顆粒。原污水中的懸浮固體濃度大于100mg/L時(shí)，需考慮設(shè)置沉淀池。設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)污水二級(jí)處理方法相同。預(yù)處理系統(tǒng)穩(wěn)定塘后處理設(shè)施

穩(wěn)定塘的流程組合依當(dāng)?shù)貤l件和處理要求不同而異，下圖為幾種典型的流程組合。穩(wěn)定塘的流程組合塘的位置穩(wěn)定塘應(yīng)設(shè)在居民區(qū)下風(fēng)向200m以外，以防止塘散發(fā)的臭氣影響居民區(qū)。此外，塘不應(yīng)設(shè)在距機(jī)場(chǎng)2km以內(nèi)的地方，以防止鳥(niǎo)類（如水鷗）到塘內(nèi)覓食、聚集，對(duì)飛機(jī)航行構(gòu)成危險(xiǎn)。防止塘體損害為防止浪的沖刷，塘的襯砌應(yīng)在設(shè)計(jì)水位上下各0.5m以上。若需防止雨水沖刷時(shí)，塘的襯砌應(yīng)做到堤頂。襯砌方法有干砌塊石、漿砌塊石和混凝土板等。在有冰凍的地區(qū)，背陰面的襯砌應(yīng)注意防凍若筑堤土為黏土?xí)r，冬季會(huì)因毛細(xì)作用吸水而凍脹，因此，在結(jié)冰水位以上位置換為非黏性土。塘體防滲穩(wěn)定塘的滲漏可能污染地下水源；若塘體出水再考慮回用，則塘體滲漏會(huì)造成水資源損失，因此，塘體防滲是十分重要的。但某些防滲措施的工程費(fèi)用較高，選擇防滲措施時(shí)應(yīng)十分謹(jǐn)慎。防滲方法有素土夯實(shí)、瀝青防滲襯面、膨脹土防滲襯面和塑料薄膜防滲襯面等。塘的進(jìn)出口進(jìn)出口的形式對(duì)穩(wěn)定塘的處理效果有較大影響。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意配水、集水均勻，避免短流、溝流及混合死區(qū)。主要措施為采用多點(diǎn)進(jìn)水和出水；進(jìn)口、出口之間的直線距離盡可能大；進(jìn)口、出口的方向避開(kāi)當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向。

穩(wěn)定塘塘體設(shè)計(jì)要點(diǎn)

城市垃圾及污泥處理生態(tài)工程

隨著城市的高速發(fā)展，人口的增多，城市垃圾產(chǎn)量增加和成分的迅速變化使得垃圾處理難度增加，給城市發(fā)展和管理帶來(lái)了困難，嚴(yán)重威脅著城市居民的生存和健康。

目前，國(guó)內(nèi)外垃圾污泥的處理與處置方式大致有：土地利用、填埋、焚燒、投海四種，后三種方法因環(huán)境壓力和經(jīng)濟(jì)壓力增大已逐漸減少或禁止，土地利用方式越來(lái)越受到重視。但垃圾污泥中含有有害成分，如果處理使用不當(dāng)，可能對(duì)生態(tài)環(huán)境和人畜健康帶來(lái)危害，因此在土地利用之前必須對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、無(wú)害化和減量化等處理。污泥產(chǎn)量美國(guó)目前所積累的干污泥的總量已達(dá)到1000萬(wàn)噸歐洲各國(guó)總量達(dá)660萬(wàn)噸日本為240萬(wàn)噸至2005年法國(guó)每年產(chǎn)干污泥達(dá)1200萬(wàn)噸目前我國(guó)每年排放干污泥約為550～600萬(wàn)噸城市污泥成分分析城市污泥的特征城市污泥不同于其他的固體廢物，它具有以下幾個(gè)主要特征：（1）含水率高，一般達(dá)到70％以上；（2）微生物、病原體含量高；（3）惡臭，同時(shí)向大氣排放溫室氣體污染環(huán)境；（4）超細(xì)粉末，在熱干燥處理過(guò)程中存在較大的危險(xiǎn)；（5）含有重金屬和有機(jī)污染物。

污泥主要組分及其元素在其中的分布(干物質(zhì)計(jì))

城市污泥中的重金屬的遷移轉(zhuǎn)化及其生態(tài)效應(yīng)城市污泥農(nóng)業(yè)利用填埋焚燒填海——污染？——污染？——污染？植物人動(dòng)物城市污泥中的重金屬的遷移轉(zhuǎn)化及其生態(tài)效應(yīng)城市污泥農(nóng)業(yè)利用填埋焚燒填海土壤污染水體污染大氣污染植物人動(dòng)物污泥農(nóng)用情況荷蘭，占55%

其次是丹麥、法國(guó)和英國(guó)，占45%

美國(guó)占25%

我國(guó)對(duì)污泥農(nóng)用資源化的理論研究與實(shí)踐均相差甚遠(yuǎn)

影響污泥農(nóng)用的最主要限制因素

Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr、Hg、Cd、Mo等重金屬存在

農(nóng)業(yè)上利用注意：（1）處理病原體

消化處理、堆肥，在70度下進(jìn)行30分鐘低溫殺菌；添加石灰，將pH值調(diào)至12.4以上；用氯將污泥進(jìn)行穩(wěn)定化處理和殺菌（2）為減少重金屬污染，應(yīng)嚴(yán)格控制排放；（3）作為肥料，有3種方法：直接使用、干燥污泥及制成復(fù)合肥料

利用特定的動(dòng)物、植物和微生物吸收、降解重金屬。

（1）動(dòng)物：蚯蚓和某些鼠類（2）微生物：細(xì)菌產(chǎn)生的特殊酶能還原重金屬,且對(duì)Cd、Co、Ni、Mn、Zn、Pb和Cu等有親合力。（3）植物：植物修復(fù)(Phytoremediatio）超量累積植物（Hyperaccumulator）生物處理措施

重金屬污染是土壤污染的重要構(gòu)成，土壤的重金屬污染具有隱蔽性或潛伏性、不可逆性和長(zhǎng)期性，造成的后果很嚴(yán)重，影響對(duì)象廣泛，影響區(qū)域廣、危害人口多！嚴(yán)重地威脅著農(nóng)產(chǎn)品的安全和人體的健康！重金屬污染土壤生態(tài)工程

直接結(jié)果：重金屬制約植物（尤其是農(nóng)作物）的生長(zhǎng)，造成嚴(yán)重減產(chǎn)

間接結(jié)果：重金屬通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，危害人體的健康全國(guó)每年僅因重金屬污染而減產(chǎn)糧食1000多萬(wàn)噸，另外被重金屬污染的糧食每年也多達(dá)1200萬(wàn)噸，合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元。珠江三角洲農(nóng)田的重金屬污染嚴(yán)重土壤污染導(dǎo)致部分地區(qū)20％-30％的蔬菜出現(xiàn)重金屬超標(biāo)珠三角地區(qū)20%的農(nóng)田灌溉水源都受到了汞污染治理土壤重金屬污染的途徑改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性；從土壤中去除重金屬重金屬污染土壤生態(tài)工程治理土壤重金屬污染的途徑改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性；從土壤中去除重金屬重金屬污染土壤生態(tài)工程重金屬污染土壤生態(tài)工程即根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中生物共生原理、物質(zhì)循環(huán)再生原理和生物環(huán)境適應(yīng)原理，將物理、化學(xué)、生物等多種技術(shù)組裝，運(yùn)用生態(tài)工程的方法改良利用污染土壤，減少重金屬在土壤中的量或減輕其毒性，從而使土壤逐步凈化，切斷有害物質(zhì)進(jìn)入人體或家畜的食物鏈，使整體生態(tài)系統(tǒng)既達(dá)到維持最大生產(chǎn)率又維護(hù)環(huán)境的潔凈。重金屬污染土壤生態(tài)工程利用生物降低土壤中重金屬的毒性微生物雖然不能降解重金屬，但是可以降低其毒性，并可將其累積在菌體內(nèi)使之固定。①汞的去甲基化及還原例如：藍(lán)綠色假單胞菌、變形桿菌可使汞離子轉(zhuǎn)化成元素汞，經(jīng)10小時(shí)后揮發(fā)掉的汞可達(dá)75%。假單胞菌K62能使無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞形成元素汞。

重金屬污染土壤生態(tài)工程

②累積及固定重金屬在微生物累積重金屬方面，已闡明同細(xì)胞內(nèi)金屬硫蛋白(Metalothioneins)簡(jiǎn)稱MT有關(guān)，MT是一種低分子量的細(xì)胞質(zhì)蛋白，同Hg,Zn、Cd、Cu、Ag等重金屬有強(qiáng)烈的親和性，結(jié)果使重金屬富集并抑制其毒性。利用植物治理或去除土壤中的重金屬就是篩選和培育特種植物，特別是對(duì)重金屬具有超常規(guī)吸收和富集能力的植物，種植在污染的土壤上，讓植物把土壤中的污染物吸收起來(lái)，再將收獲植物中的重金屬元素加以回收利用。重金屬污染土壤生態(tài)工程典型重金屬超積累植物

典型的超積累植物種元素超積累植物元植物種名地上部分素含量要求元素含量Ｃｄ

>100天藍(lán)遏藍(lán)菜1800Ｃｏ

>1000天藍(lán)遏藍(lán)菜10200Ｃｕ

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