典型城市污水處理實用實用工藝概述

1、典型城市污水處理工藝概述1傳統(tǒng)活性污泥工藝1.1工藝原理活性污泥法（activated sludge process）是在人工條件下，對污水中的各種微生物群體 進(jìn)行連續(xù)混合和培養(yǎng)，形成懸浮狀態(tài)活性污泥的一種污水處理工藝。利用活性污泥的生物作用，在好氧條件下，分解去除污水中的有機污染物，然后使污泥與水分離，大部分污泥回流到生物反應(yīng)池，多余部分作為剩余污泥排出活性污泥系統(tǒng)?；钚晕勰喾ㄊ钱?dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種生物處理技術(shù)，活性污泥就是生物絮凝體，上面棲息、生活著大量的好氧微生物，這種微生物在氧分充足的環(huán)境下，以溶解型有機物為食料獲得能量、不斷生長，從而使廢水得到凈化。該方法主要用來處理低濃度的有機廢

2、水。1.2工藝流程傳統(tǒng)的活性污泥法由初次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池、供氧裝置以及回流設(shè)備等組成， 基本流程如圖2.2.1所示。由初沉池流出的廢水與從二沉池底部流出的回流污泥混合后進(jìn)入 曝氣池，并在曝氣池充分曝氣產(chǎn)生兩個效果：活性污泥處于懸浮狀態(tài)，使廢水和活性污泥充分接觸；保持曝氣池好氧條件，保證好氧微生物的正常生長和繁殖。廢水中的可溶性有 機物在曝氣池內(nèi)被活性污泥吸附、吸收和氧化分解，使廢水得到凈化。二次沉淀的作用有兩個：將活性污泥與已被凈化的水分離；濃縮活性污泥， 使其以較高的濃度回流到曝氣池。 二沉池的污泥也可以部分回流至初沉池，以提高初沉效果。E 2. 2. 1舌通;和豈務(wù)泥拄枕理1.3

3、工藝特點活性污泥法是一種應(yīng)用廣泛且非常具有潛力的廢水處理技術(shù)，具有處理效果好（BOD5的去除率可達(dá)90-95%）、方法成熟、工藝簡單和靈活性強等優(yōu)點?；钚晕勰喾ㄊ俏覈壳安捎?的最主要污水處理工藝，占已建成的污水處理廠總數(shù)超過了70%但是，盡管活性污泥法得到了廣泛的應(yīng)用，它還存在如下一些缺點，給污水處理廠生產(chǎn)運行帶來一定的困難。1）活性污泥法對廢水水量、水質(zhì)變化的適應(yīng)性較差，對沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較弱；2）污泥膨脹問題是活性污泥法自產(chǎn)生以來一直伴隨并常常發(fā)生的一個棘手的問題。它 引起污泥結(jié)構(gòu)松散，沉淀壓縮性能差，直接影響出水水質(zhì)，并危害整個生化系統(tǒng)的運作3）在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)

4、象，造成了動力費用的浪費；4）污泥產(chǎn)量大，通常占廢水總量的0.5-1%，成分復(fù)雜，既含有大量的有機物，又含有害的重金屬、病原微生物等，處理和處置費用高；5）脫氮除磷效果差，一般只有20-30%左右；6）為了避免池首端形成厭氧狀態(tài)，不宜采用過高的有機負(fù)荷，因而池容較大，占地面 積較大；運行管理操作復(fù)雜，管理專業(yè)水平要求高。1.4適用范圍活性污泥法是水體自凈的人工強化方法。自1914年該技術(shù)在英國被應(yīng)用以來至今已有90多年的歷史了，在該技術(shù)出現(xiàn)的初期，由于受到理論水平、運行和管理等技術(shù)條件的限制，使它的應(yīng)用和推廣工作進(jìn)展緩慢。近50年來，隨著對其生物反應(yīng)和凈化機理的廣泛深入的研究以及該法在生產(chǎn)應(yīng)用

5、技術(shù)上的不斷改進(jìn)和完善，使它得到了很大的發(fā)展。相繼出現(xiàn)了多種工藝流程和工藝方法，使得活性污泥法的應(yīng)用范圍逐漸擴大，處理效果不斷提高，工6萬座城市污水處理廠中，有 3 有機工業(yè)廢水的有效處理方法 活性污泥法正在朝著快速、高藝設(shè)計和運行管理更加科學(xué)化。據(jù)最新資料顯示，在全球近 萬多采用活性污泥工藝。目前，活性污泥法已成為城市污水、 和污水生物處理的主流方法，隨著新工藝的不斷研制和應(yīng)用, 效、低耗等多功能方面發(fā)展。1.5關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)比較重要的活性污泥法設(shè)計參數(shù)主要有：停留時間、混合液懸浮物濃度（MLSS）、污泥負(fù)荷（NS）、容積負(fù)荷（NV）、污泥齡、回流比等。其中作為經(jīng)驗參數(shù)的停留時間應(yīng)用的歷史最為

6、 悠久，但往往具有不能確切描述進(jìn)出水水質(zhì)的特點。所以，按照相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范，應(yīng)選擇污泥負(fù)荷或容積負(fù)荷來作為控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，其余參數(shù)僅為常規(guī)的校核參數(shù)或中間參數(shù)；在國外，也有利用污泥齡作為控制參數(shù)加以設(shè)計的規(guī)則，其原理與負(fù)荷設(shè)計法類同。在系統(tǒng)的運行過程中，污泥齡、回流比、MLSS等參數(shù)具有相當(dāng)重要的指導(dǎo)意義。一些活性污泥法的運行參數(shù)如下：1) BOD 污泥負(fù)荷率(NS) : 0.2- 0.4 kgBOD/(kgMLSS d)2) BOD 容積負(fù)荷(NV) : 0.3- 0.8 kgBOD/(m3 d)3) 混合液懸浮物濃度(MLSS):1.5-2.0 g/L4) 污泥齡(ts) : 2-4 d5

7、) 氣水比：3-76) 曝氣時間：6-8 h7）回流比：20-30%8）污泥體積指數(shù)（SVI） : 60-120 L/g2生物脫氮除磷處理工藝（A/O工藝）2.1工藝原理通常稱為A/O工藝的實際上可分為兩類，一類是厭氧/好氧工藝，另一類是缺氧/好氧工藝。厭氧狀態(tài)和缺氧狀態(tài)之間存在著根本的差別：在厭氧狀態(tài)下既有無分子態(tài)氧，也沒有化合態(tài)氧，而在缺氧狀態(tài)下則存在微量的分子態(tài)氧（DO濃度0.5mg/L），同時還存在化合態(tài)的氧，如硝酸鹽。AO工藝于20世紀(jì)80年代初開發(fā)，是目前廣泛采用的城市污水生物脫氮工 藝之一，它的最大優(yōu)點是可以充分利用原水中的有機碳源進(jìn)行反硝化，能有效的去除BOD和含氮化合物。A/

8、O工藝自被開發(fā)以來，就因為其特有的經(jīng)濟技術(shù)優(yōu)勢和環(huán)境效益，愈來愈 受到人們的廣泛重視。2.2工藝流程缺氧好氧工藝（Anoxic-Oxic ，簡稱A/O工藝）由缺氧池和好氧池串聯(lián)而成。由于將反硝 化反應(yīng)器繁殖在系統(tǒng)之前，故又稱前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)。A/O工藝的流程圖如圖 2.2.2所示。污水進(jìn)入反硝化缺氧池后，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有機物作為碳源， 將回流混合液中的大量硝態(tài)氮 （NOx-N）還原成N2,達(dá)到脫氮的目的，然后再在后續(xù)的好氧池 中進(jìn)行有機物的生物氧化、有機氮的氨化和氨氮的硝化等生化反應(yīng)。O段后設(shè)沉淀池，部分沉淀污泥回流A段，以提供充足的微生物。同時還將O段內(nèi)混合液回流至

9、 A段，以保證A段有足夠的硝酸鹽。圖112氈氧/好罠生物現(xiàn)氮工藝圖2.2.2缺氧/好氧生物脫氮工藝A2/O或稱A-A-O（Anaerobic-Anoxic-Oxic） 工藝，即厭氧-缺氧-好氧工藝，是目前應(yīng)用 較為廣泛的一種污水處理工藝，其于70年代由美國 Air Products and Chemicals Inc. 公司開發(fā)的專利技術(shù)，是在缺氧一好氧（An-O）法脫氮工藝和單厭氧一好氧（A/O）法除磷工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種能夠同步脫氮除磷的污水處理工藝。A2/0工藝采用三段式反應(yīng)器，它是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化及反硝化工藝及生物 除磷工藝的結(jié)合。在厭氧段，回流污泥中的聚磷菌釋放磷，并吸收

10、低級脂肪酸等易降解的有機物，同時部分有機物進(jìn)行氨化 ；在缺氧段，反硝化細(xì)菌利用污水中的有機物作為碳源，將 內(nèi)回流混合液帶入的 N03-N和N02-N通過反硝化作用轉(zhuǎn)為氮氣，從而達(dá)到脫氮的目的， 并使BOD繼續(xù)下降；而在好氧段主要是去除 BOD硝化和吸收磷，在充足供氧條件下，有機物 進(jìn)一步氧化分解，氨氮被硝化菌轉(zhuǎn)化為N03- -N,而在厭氧池中充分釋磷的聚磷菌則可以在好氧池中過量吸收磷，形成高磷污泥，通過剩余污泥排出以達(dá)到除磷的目的。A2/0工藝脫氮的作用，是通過增設(shè)混合液內(nèi)回流，將好氧段硝化作用后產(chǎn)生的硝酸鹽回流至缺氧段進(jìn)行反硝化達(dá)到的。A2/0工藝在去除有機污染物的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)脫氮除磷效果

11、，其在系統(tǒng)上 可以說是最簡單的同步脫氮除磷工藝，總水力停留時間少于其他同類工藝，且反應(yīng)流程上厭氧、缺氧、好氧交替運行，不利于絲狀菌生長，污泥膨脹較少發(fā)生，生物除磷過程運行中無 需投藥，運行費用低，且污泥中含磷濃度高，具有較高的肥效，是實現(xiàn)污水回用和資源化的去建BOD有效途徑。空竺 Xffi 1 2. 3竹統(tǒng)N/D工藝流程圖2.2.3 傳統(tǒng)A2/0工藝流程2.3工藝特點A/0工藝具有以下特點：1）流程簡單，構(gòu)筑物少，只有一個污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，基建費用省2）反硝化池不需外加碳源，降低了運行費用；3）好氧池在缺氧池之后可使反硝化殘留的有機物得到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)4）缺氧池在前，污水

12、中的有機碳可被反硝化菌利用，可減輕好氧池的有機負(fù)荷。5）脫氮效率不高，一般為 70-80%，且沉淀池內(nèi)易發(fā)生污泥上浮，使出水水質(zhì)惡化。而A20工藝是在A0工藝基礎(chǔ)上增設(shè)厭氧區(qū)而具有脫氮和除磷能力的新型污水處理工藝。它能夠在去除有機物的同時去除氮和磷營養(yǎng)物質(zhì)。對于那些已建的無生物脫氮功能的傳統(tǒng)活性污泥法污水處理廠經(jīng)過適當(dāng)改造，很容易改造成為具有脫氮能力的A0工藝或者具有脫氮和除磷能力的A20工藝。2.4適用范圍A2/0及其變型工藝是目前生物法脫氮除磷的主流系統(tǒng)，其通過厭氧、缺氧好氧的交替 運行，能夠在去除有機物的同時，達(dá)到同步脫氮除磷的目的，適用于對氮磷排放要求較高的處理系統(tǒng)，目前已廣泛應(yīng)用于國

13、內(nèi)許多家污水處理廠。其處理規(guī)模從小型的家庭一體化處理系統(tǒng)，到服務(wù)百萬人口的超大型污水處理廠，幾乎可以應(yīng)用到任何規(guī)模的污水處理系統(tǒng)。A2/0工藝具有較強的抗沖擊負(fù)荷能力，不僅能夠處理普通生活污水，也可用于含有較多有機工業(yè)廢水的城市污水，在紡織、印染、焦化等工業(yè)廢水的處理中也有應(yīng)用，而對于UCT MUCT和VIP工藝，一般適用于濃度較低的污水。另外，A2/0工藝所產(chǎn)生的污泥一般含磷可達(dá)2-3%,具有較高肥效，可是使污泥得到資源化利用。2.5關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)A2/0工藝?yán)脜捬酢⑷毖?、好氧的交替運行，實現(xiàn)了污水在去除有機物的同時達(dá)到去 除氮、磷的目標(biāo)，同時厭氧池設(shè)在好氧池之前，可起到生物選擇器的作用，有

14、利于抑制絲狀菌的膨脹，改善活性污泥的沉降性能，使出水穩(wěn)定，抗沖擊復(fù)合能力較強，并能減輕好氧池負(fù)荷。該工藝對有機物去除率與普通活性污泥法基本相同，對于一般城市生活污水B0D5去除率為85%-95%其污泥負(fù)荷一般為 0.1-0 .2 kgB0D5/kgMLSS d,總停留時間為6-12h ,其中厭氧區(qū)為 0.5-1.5h ，缺氧區(qū)為0.5-1h，好氧區(qū)為4-8h , MLSS為3000-4000mg/L，污泥 回流比為25-100%。A2/O工藝對于總氮去除率一般為60-80%, 般理論認(rèn)為該工藝的脫氮效果受內(nèi)回流量的控制，因此在現(xiàn)有A2O工藝設(shè)計中往往設(shè)計了內(nèi)回流比為100-400%的回流裝置以

15、保證脫氮效果。而該工藝磷的去除率50-75%,剩余污泥中磷的含量在2.5%以上，A2/O除磷工藝是通過排除富含磷的剩余污泥實現(xiàn)的，因此其除磷效果與排放的剩余污泥量 直接相關(guān)，較短的污泥齡有利于提高除磷率，A2/O工藝的污泥齡一般為 5-25d。3傳統(tǒng)SBR工藝3.1工藝原理序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor) ，簡稱SBR也稱間歇式活性污泥法， 屬傳統(tǒng)活性污泥法的變型，是近十幾年來應(yīng)用最為廣泛的城市污水生物處理工藝之一。它的反應(yīng)原理和污染物質(zhì)的去除處理機制和傳統(tǒng)活性污泥法基本相同，其在流態(tài)上雖屬完全混合式，但在有機物的降解反應(yīng)的時間歷程上屬于推流式。3.2工藝流

16、程SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無 污泥回流系統(tǒng)。典型的 SBRX藝，其操作過程由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和待機5個基本過程組成，從污水流入開始到待機時間結(jié)束開始下一次進(jìn)水，構(gòu)成是一個周期。整個周期的所有過程發(fā)生在同一反應(yīng)池內(nèi)，池內(nèi)設(shè)有進(jìn)、出水以及曝氣或攪拌裝置。整個處理系統(tǒng)通過周期式的反復(fù)運行，一般需要至少2個SBR池，可使系統(tǒng)連續(xù)運行。在 SBR的運行過程中，其各個過程是可進(jìn)行靈活控制的，可以通過曝氣方式和反應(yīng)時間的控制，實現(xiàn)好氧、缺氧、 厭氧的交替運行，實現(xiàn)氮、磷去除。其基本操作過程見下圖7。旌*略氣址註卅*排泌因2丄及窺丸上作過驛示黃當(dāng)圖2

17、24 SBR反應(yīng)池工作過程示意圖3.3工藝特點與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式， 非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是 SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。正是SBR工藝這些特殊性使其具有以下優(yōu)點：1）理想的推流過程使生化反應(yīng)推動力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好；2）運行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質(zhì)好3）耐沖擊負(fù)荷，池內(nèi)有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效

18、抵抗水量和有 機污物的沖擊；4）工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整，運行靈活；5）處理設(shè)備少，構(gòu)造簡單，便于操作和維護管理；6）反應(yīng)池內(nèi)存在DO BOD5濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹；7）SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴建和改造；8）脫氮除磷，適當(dāng)控制運行方式，實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮 除磷效果；9）工藝流程簡單、造價低。主體設(shè)備只有一個序批式間歇反應(yīng)器，無二沉池、污泥回 流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。傳統(tǒng)的SBR工藝雖然具有眾多的優(yōu)點， 但是同時也存在著設(shè)備閑置率較高、 需要較大的 調(diào)節(jié)池、無法解決大型污水處理項

19、目連續(xù)進(jìn)、 出水的處理要求等問題，因此科技人員不斷改 進(jìn)和開發(fā)了各種新型的 SBR工藝一ICEAS CAST DAT-IAT、MSBR、UNITANK等。3.4適用范圍由于上述技術(shù)特點，SBR系統(tǒng)進(jìn)一步拓寬了活性污泥法的使用范圍。就近期的技術(shù)條件，SBR系統(tǒng)更適合以下情況：1）中小城鎮(zhèn)生活污水和廠礦企業(yè)的工業(yè)廢水，尤其是間歇排放和流量變化較大的地方2）需要較高出水水質(zhì)的地方，如風(fēng)景游覽區(qū)、湖泊和港灣等，不但要去除有機物，還要求出水中除磷脫氮，防止河湖富營養(yǎng)化；3）水資源緊缺的地方。SBR系統(tǒng)可在生物處理后進(jìn)行物化處理，不需要增加設(shè)施，便 于水的回收利用；4）用地緊張的地方；5）對已建連續(xù)流污水

20、處理廠的改造等；6）非常適合處理小水量，間歇排放的工業(yè)廢水與分散點源污染的治理。3.5關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)序批式活性污泥法的設(shè)計參數(shù)，必須考慮處理廠的地域特性和設(shè)計條件（用地面積、維護管理、處理水質(zhì)指標(biāo)等）適當(dāng)?shù)拇_定。用于設(shè)施設(shè)計的設(shè)計參數(shù)應(yīng)以下值為準(zhǔn)：BOW泥負(fù)荷（kg BOD/kg MLSS d） :0.03-0.4MLSS（mg/L）: 1500-5000排出比（1/m） : 1/2-1/6安全高度& （cm）（活性污泥界面以上的最小水深 ）：50以上4 CAST工藝4.1工藝原理CAST工藝又稱 CASS或 CASP(Cyclic Activated Sludge System/Technol

21、ogy/ Process的縮寫)，即循環(huán)式活性污泥法。該工藝是在SBRX藝的基礎(chǔ)上，增加了選擇器及污泥回流設(shè)施，并對時序做了一些調(diào)整，利用不同微生物在不同的負(fù)荷條件下生長速率差異和污水生物除磷脫氮機理，將生物選擇器與傳統(tǒng) SBR反應(yīng)器相結(jié)合的產(chǎn)物，從而大大提高了 SBR工藝 的可靠性及效率。CAST工藝主體構(gòu)筑物由 SBR反應(yīng)池組成，反應(yīng)池內(nèi)主要分為選擇區(qū)和反 應(yīng)區(qū)。在CAST系統(tǒng)中，至少應(yīng)設(shè)兩個池子，以使系統(tǒng)能實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水。一般地，在第一個 池子中進(jìn)水和曝氣， 在另一個池子中沉淀和潷水，反之亦然。在多池系統(tǒng)中，通過合理的選擇循環(huán)過程，可以使出水連續(xù)。4.2工藝流程CAST工藝的工藝流程見圖

22、&污水中含有大量較大顆粒的懸浮物和漂浮物，經(jīng)過格柵截留，除去上述污物， 防止后續(xù)處理構(gòu)筑物管道、閥門和水泵機組堵塞。污水經(jīng)集水池用潛污泵打至沉砂池，在沉砂池中可除去相對密度較大的無機顆粒如砂等，使無機顆粒與有機污物分離，定期將砂排入曬砂，干化后清除。污水經(jīng)沉砂池后由配水管自流進(jìn)入CAST池進(jìn)行生物處理，處理達(dá)標(biāo)后排放或部分回用。 污泥則進(jìn)入污泥濃縮罐， 再經(jīng)污泥脫水機脫水后外運。09 2.2. 5 CASTT藝需水赴理工藝說程J.!l圖2.2.5 CAST工藝污水處理工藝流程4.3工藝特點CAST池是污水處理廠的核心，它在SBR的基礎(chǔ)上前部設(shè)置了生物選擇區(qū)，后部安裝了可升降的自動潷水器，曝氣、

23、沉淀、排水均在同一池子內(nèi)周期性循環(huán)進(jìn)行。生物選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)之間由隔墻隔開，污水由生物選擇區(qū)通過隔墻下部進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，托動水層緩慢上升，其結(jié)構(gòu)見圖9。在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物通過酶的快速轉(zhuǎn)移機理迅速吸附污水中大部分可溶性 有機物，經(jīng)歷一個高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進(jìn)水水質(zhì)、水量、pH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用， 同時對絲狀菌的生長起到抑制作用，有效防止污泥膨脹，隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程。CAST工藝對污染物降解，在時間上是一個推流過程，微生物處于好氧-缺氧-厭氧周期性變化之中，因此，CAST工藝具有較好的脫氮、除磷功能。其采用連續(xù)進(jìn)水，一個完整的操作周期包括，曝氣階段

24、、沉淀階段、潷水階段和閑置 階段四個步驟。CASTX藝無需初沉池、二沉池，具有建設(shè)費用低，占地面積省，運行費用 低，自動化控制程度高，管理方便，氮、脫磷去除效果好，出水穩(wěn)定，運行可靠，耐負(fù)荷沖 擊能力強，不發(fā)生污泥膨脹等優(yōu)點。國2. 2.b CIST反廬也啕老筒朗空死圖226 CAST反應(yīng)池構(gòu)造簡圖4.4適用范圍CAST工藝可以連續(xù)進(jìn)水，因此其處理最大規(guī)?？蛇_(dá) 2X 105m3/d,適用范圍廣，可用于處理各類生活污水和工業(yè)廢水。4.5關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)典型的設(shè)計運行參數(shù)為：F/M值為0.04- 0.10 kgBOD5/(kgMLVSSd);容積負(fù)荷為0.1- 0.3kgBOD5/(m3- d);ML

25、SS 為 2000-5000mg/L;SRT 為 10-30d;總 HRT為 15-40d。5人工濕地處理系統(tǒng)5.1工藝原理人工濕地(CW Constructed Wetland)污水處理技術(shù)是 70年代末發(fā)展起來的一種污水處 理和水環(huán)境修復(fù)技術(shù)新技術(shù)，其是從生態(tài)學(xué)原理出發(fā)，模仿自然生態(tài)系統(tǒng)，人為將土壤、沙、石等材料按一定比例組成基質(zhì)，并栽種經(jīng)過選擇的耐污植物，培育多種微生物，組成類似于自然濕地的新型污水凈化系統(tǒng)。美國著名的濕地研究、設(shè)計與管理專家Hamme博士等將人工濕地定義為“一個為了人類利用和利益，通過模擬自然濕地，人為設(shè)計與建造的由飽和基質(zhì)、挺水與沉水植被、動物和水體組成的復(fù)合體”。夏

26、漢平對其定義進(jìn)行了修改：人工濕地是通過模擬自然濕地的結(jié)構(gòu)和功能，選擇一定的地理位置與地形，根據(jù)人們的需要人為設(shè)計與建造的濕地。1974年聯(lián)邦德國建造世界首個人工濕地處理系統(tǒng)，隨后該工藝在歐洲、美 國和加拿大等國得到了推廣和應(yīng)用，我國也于上世界90年代開始人工濕地的研究和應(yīng)用。人工濕地在對廢水的處理過程中綜合了生物、物理、化學(xué)三方面的作用，通過基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、絡(luò)合反應(yīng)、硝化和反硝化作用、植物對營養(yǎng)元素的攝取和微生物分 解等來實現(xiàn)對污水的高效凈化。濕地填料表面和植物根系中存在大量的微生物，形成生物膜，廢水流經(jīng)濕地時，懸浮物被填料及根系阻擋截留，有機質(zhì)通過生物膜的吸附及同化、異化作用

27、得以去除。濕地系統(tǒng)中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的微環(huán)境中依次呈現(xiàn)出好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮、 磷不僅能被植物及微生物作為營養(yǎng)成分直接吸收，可以通過硝化、反硝化作用及微生物對磷的積累作用從廢水中去除，最后通過濕地基質(zhì)的定期更換或植物收割使污染物質(zhì)最終從系統(tǒng)中去除。5.2人工濕地系統(tǒng)的不同工藝類型人工濕地是由填料、水生動植物共同組成的獨特的動植物生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)優(yōu)勢大型植物的生長形式，CW分為大型自由漂浮、大型沉水和大型挺水植物系統(tǒng)，前兩者一般用于河流 和湖泊的生態(tài)修復(fù)，而對于污水處理一般選用的是大型挺水植物系統(tǒng)。從工程設(shè)計的角度出發(fā)，按照系統(tǒng)布水方式的不同或污水在系統(tǒng)中的流動

28、方式不同，以大型挺水植物為主要植物物種的CW系統(tǒng)一般可分為自由表面流人工濕地系統(tǒng)(Free Water Surface ConstructedWetland， FWS和潛流人工濕地系統(tǒng) (Subsurface Flow Constructed Wetland， SFW，后者又包括水平流(Horizontal Subsurface flow， HF)和垂直流(Vertical Subsurface flow ，VF)兩種類型。不同類型人工濕地對污染物的去除效果不同，具有各自的特點。5.3適用范圍目前，CW應(yīng)用范圍較為廣泛，涉及受污染地表水、湖泊水體修復(fù)、生活污水、城鎮(zhèn)綜 合廢水、工業(yè)廢水、養(yǎng)殖水體、景觀用水、醫(yī)療廢水、城市及農(nóng)村面源污染、無公害農(nóng)業(yè)灌 溉用水等方面，應(yīng)用的規(guī)模按工程要求有大有小，從每天幾噸到十幾萬噸不等。對于處理低濃度污水和受污染地表水等，其處理系統(tǒng)可以從天然的河流、湖泊環(huán)境，或者非濕地生態(tài)系統(tǒng)改造而成，可以改造成人工濕地的類型包括沼澤地、潛水湖泊、河流等，而且濕地植物主要以多年生草本植物為主，包括香蒲、燈心草、蘆葦?shù)取６糜谏钗鬯幚淼腃W系統(tǒng)，盡管占地面積較大， 噸水用地是其他處理方法的數(shù)倍，但其具有處理效果好，運轉(zhuǎn)維護管理方便、工程基建和運轉(zhuǎn)費用低以及對負(fù)荷