水环境保护中的湿工程技术

水环境保护中的湿地工程技术1、湿地与湿地工程技术新时期课题：如何继承工业文明优秀成果，发展生态文明。工业文明以人类征服自然为主要特征，而生态文明提倡遵循生态规律，在征服客观世界的同时，主动保护客观世界，实现人与自然相和谐、经济社会发展与生态环境保护相协调的目标。1、湿地与湿地工程技术湿地：以生物为主体包含多元素组成的生态系统。湿地工程技术：生态工程技术的重要组成部分。发展湿地工程技术、保护水生态环境，遵循可持续发展的理念，符合国家生态文明建设的方针政策。MSBR工艺一级B靳江河\湘江人工湿地一级A湿地公园地表III级Wetlandprojects①洋湖污水处理系统：湿地系统、深度净化一级B养分水源尾水净化样板、城市绿色景观KissimmeeRiverfromCentralFloridatoLakeOkeechobee1.1湿地（Wetland）湿地（Wetland）：水陆交界区，水域与陆地在时间与空间坐标上交错的界面区域，生物繁衍变异从水域到陆地的过度缓冲地带。物种宝库（96%物种、生物多样性保护）地球之肾（吸附、吸收、截留、过滤、净化）地球：生物圈1号=大湿地Niagara

Falls尼亚加拉河独特的自然湿地景观大兴安岭内蒙洞庭湖湿地的五大净化功能在人工湿地系统中，污水成为湿地生物的养分和水分资源发展湿地技术在促进生态文明建设中可发挥重要的作用物理（吸附过滤沉淀）化学（转化氧化还原）生物化学（消化降解）生物（吸收利用）生态（物质与能量转化）功能强化功能发展人工湿地技术太阳能+H2O+CO2+养分===有机物质+O2生产者（绿色生物）初级消费者食草动物二级消费者肉食动物三级物质能量消耗生态功能：生态学金字塔与生态位食物链（网）中的地位：核心生态位因素物质、能量、种类数、递减人类:食草/肉生态位物质/空间/时间人类崛起生态塔坍缩土气水污染构建具有复合生物群落功能的人工湿地生态系统四级AlbuquerqueschoolsewagetreatmentsystemFamilysystem城市湿地元素：华盛顿1.1湿地：问题与思考界面区域与界面效应：异质性？能流？物流？信息流？反应活跃、组成复杂、丰富湿地的生态（服务）功能：物质能量产出、储存与转化？生物多样性？基因多样性？景观多样性？湿地净化功能：如何增强湿地五大净化功能？生物群落功能：如何构建一个具有复合生物群落（时空）功能的人工湿地生态系统？表流和潜流（1）表流型人工湿地Surface-flowwetlands杭州西溪湿地HangzhouXixiWetlands1.2人工湿地（Constructedwetlands）1.2.1人工湿地类型：水流方式城都活水公园洋湖湿地公园城市生态工程、现实与历史意义（2）潜流型人工湿地（I）垂直潜流Vertical-flowconstructedwetlands成都凤凰河二沟污水厂混合污水；2万m3/d；占地面积：总：65000m2(II)水平潜流Horizontal-subsurfaceflowconstructedwetlandIIIIII长沙青竹湖星月水库人工湿地系统1.2.2组合方式串联与并联表流潜流表流表流潜流表流去除率（100mg/LBOD:HLR=1T/3m2）表流：10-30%；潜流：20-40%功能表流：储水、布水、絮凝沉淀去除大颗粒物潜流：吸附、过滤、植物根系+微生物+填料(2)处理效率较低(抗水力与污染负荷能力较小)占地面积较大(单位面积的处理容量较小)受环境影响大（冬季去除率低，夏季藻类繁殖快）1.2.3湿地技术的主要优缺点(1)工艺不完整(系统结构与生物种类功能可控性)

开放生态系统状态（组成、结构、功能、物质、能量）变化的复杂性与不确定性（1）

建设与运行成本低、生态与景观价值高（2）适用面广（乡镇、景观区、湖区、面源污染区、

难以构建常规管网+污水处理厂地区）1.2人工湿地：问题与思考表流湿地：功能？去除率？厌氧塘？氧化塘？潜流湿地：土地过滤？沙滤？布水？填料？吸附过滤、堵塞？组合方式：串联（级数）、并联、组合优化原理？优缺点：如何提高处理效率、扩大适用范围、完善工艺，增强人工湿地净化功能和稳定性？关键技术：解决冬季与夏季问题？1.3人工湿地组成要素与功能水、植物、动物、微生物、填料（1）

水及其主要污染物质BOD：生化需氧量：有机物+O2==CO2+H2O+M+ECOD：化学需氧量：NH4+-N+O2==NO3--NTSS：总悬浮颗粒物：有机、无机悬浮物（水体景观）TN：有机N、无机N（NH4+、NO3-）（有效养分）TP：有机P、无机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、养殖废水、农业面源废水、工业（石油、食品、造纸、有机化工产业等）废水油类污染物农药/有机氯/有机磷多氯联苯（PCBs）酚类单环芳香族化合物苯酚类和甲酚类酞酸酯类多环芳烃类（PAH）亚硝胺（2）湿地生物：植物：核心要素表流湿地：浮水植物、沉水植物、挺水植物潜流湿地：水生与陆生植物：水杉、水竹、杨、柳吸附吸收（生物固定转化）：直接效应竞争机制（能源、养分、空间，化感效应）共生机制（微生物、动物、其它植物种类）：生产者景观效应（季相景观）：核心景观要素1.3人工湿地组成要素与功能水、植物、动物、微生物、填料沉水植物筛选试验狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、苦草(Vallisnerianatans)、轮叶黑藻(Hydrillaverticillata)、金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)、菹草(Potamogetoncrispus)伊乐藻(ElodeaCanadensis)沉水植物净化效果比较狐尾藻狐尾藻苦草苦草艾叶芹菜稗草黑藻槐叶萍风车草三叶草

再立花杂交酸模抗污植物筛选美人蕉风车草千屈菜水葱菖蒲花叶美人蕉欧洲芦苇梭鱼草梭鱼草再立花抗污植物筛选金叶女贞香蒲皇竹草柳树黄杨荇菜凤眼莲萼距花苎麻抗污植物筛选金盏菊灯芯草油菜德国鸢尾水芹虎耳草桂花抗污植物筛选抗污型-冬季植物筛选金叶女贞黄杨抗污型-冬季植物筛选水质指标：COD、BOD、TN、TP、COD、TSS、NH3-N、DO、pH植物生物量、株高、根系长度和数量、N和P吸收量植物耐性生理生化指标：脯氨酸和MDA、叶绿素a月季茉莉花山姜香石竹荷花商陆巴蕉彩叶草水仙抗污型-景观植物筛选抗污型-盆栽植物筛选季节性植物群落配置春夏秋冬湿地植物繁殖1.3人工湿地组成要素与功能：中试研究植物吸收直接贡献率小根系与填料介质、微生物形成微生态系统，增强系统的整体功能指标TNTP系统总去除率（%）5162植物吸收去除率（%）3.1(5;<10)1.1(3;<10)植物：增强系统去污能力，增强系统微生物活性系统去除率%BODTNTPNH3-N微生物效果植物体系60-8040-6030-6030-70种类多、生物酶活性大稳定无植物对照20-3010-2010-2510-15种类少、生物酶活性小易饱和（2）湿地生物：动物表流湿地：水生动物（鱼虾类）潜流湿地：土壤动物（蚯蚁类）湿地系统：水生、陆生动物（鸟类）栖息地（生境）功能：食物链（网）能量与物质转化、共生维持系统物质与物种平衡。

关于“水清则无鱼”：饲料、底泥1.3人工湿地组成要素与功能水、植物、动物、微生物、填料（2）湿地生物：微生物（细菌、真菌）物质能量获取方式

自养型：类似植物，可以进行光合作用，由CO2中取得碳源来生长，在无机界中以其它方式获得热与化学能。异养型：类似于动物，通过消化有机物获得碳源与能源（去除有机污染物的核心要素，决定系统净化能力）兼养型：类似植物与动物（某些含有叶绿体藻类与浮游生物）1.3人工湿地组成要素与功能水、植物、动物、微生物、填料（2）湿地生物：微生物氧气条件：参与生化反应的条件（生存环境）

好氧型（Aerobictypes）：枯草、巨大、马铃薯芽孢杆菌、硝化细菌NitrifyingBacteria（反应快、降解速率高）厌氧型（Anaerobictypes）：腐败梭状芽孢杆菌、生孢梭状芽孢杆菌、反硝化细菌DenitrifyingBacteria（反应慢、降解不彻底，分解难降解大分子的能力强）兼氧型（Facultativetypes）：变形杆菌、假单胞菌1.3人工湿地组成要素与功能水、植物、动物、微生物、填料微生物菌种人工培育单细胞、未分化多细胞，繁殖一代20-30分钟分离、纯化、培养人工营养介质=冷冻脱水干化保存

=常温湿润复活培育条件1）菌种；2）水分；3）营养；4）氧气；5）温度；6）酸碱；1.3人工湿地组成要素与功能水、植物、动物、微生物、填料高效菌种：分离、驯化、筛选、培育单一菌种（专一性）：硝化细菌微生物群（复合功能）：EM菌剂：光合细菌、固氮菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌、硝化细菌、反硝化细菌生物絮凝剂：合成絮凝效果好的菌剂、促进表流系统生物降解和絮凝沉淀活菌剂与死菌剂：Bio-sorption分析高效菌种筛选培育与生物絮凝剂制备抗污染菌株筛选耐污微生物分离、培养与鉴定

有效微生物群筛选活性菌种电镜扫描活性菌结构吸附吸收污质前后变化（3）湿地填料（介质）土壤：吸附容量大，但易于堵塞砾石：通透性大，但截污能力弱中性（粒子/分子）吸附剂：阳离子吸附剂：去除带正电荷污染物阴离子吸附剂：去除带负电荷污染物复合型吸附剂：去除带各类污染物粒子1.3人工湿地组成要素与功能水、植物、动物、微生物、填料

吸附介质填料筛选Selectionoffilleradsorbents吸附填料中试试验PilottrialsoffilleradsorbentsAdsorbent/filler介质填料吸附（后样本）容量分析Analysisofadsorptioncapacity其它介质产品Differentfillertypes平衡吸附曲线动态吸附曲线电镜分析（污质位置）红外分析（功能团）1.3人工湿地组成要素与功能：问题与思考湿地植物：耐性、抗性、优势、建群植物竞争与共生竞争机制：空间、物质、能量净化功能：BOD（C）、N、P，直接、间接效应种植、培育与优化配置：季节性植物群落结构与组成湿地微生物：分离、鉴定与菌种制备？

湿地系统中生物试剂的应用前景与问题？（效率与生态安全）湿地填料：天然？纳米材料？改性？（资源、效率与成本）如何解决人工湿地系统中填料介质吸附饱和问题？2、湿地工程技术原理与方案设计大分子有机物

→

（厌氧）→小分子有机物

→中间产物+M+E大分子有机物

→

小分子有机物

→

（好氧）→

→CO2+H2O+NH4++PO43-+M+E蛋白质

→

氨基酸

→NH4+

→NO3-

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

I生化反应：不同微生物种类参与的有机物质降解（1）有机污染物的降解与去除2.1水体中污染物降解与去除途径III生物吸附、吸收:植物+微生物+动物II物理化学反应:氧化还原、络合、吸附、沉淀等7大反应初沉池好氧二沉池污泥回流空气污泥处理出水经典“活性污泥法”处理系统（英国：1914年）

好氧反应单元：曝气供氧，促进微生物生长，形成活性污泥颗粒，加速有机质分解，通过吸附、絮凝、沉淀，实现水污分离植物根系层，好氧+兼氧区间出水口2.0m进水口2.2m排污孔0.1m植物径叶层厌氧区间絮凝沉淀水生植物、动物、微生物、生物膜介质、生物絮凝剂表流湿地单元有机污染物降解与去除途径好氧+厌氧：改善氧气条件，降低厌氧积累、提高去除率7大类物理化学反应1）溶解/沉淀(molecule/ion/fineparticle)M(OH)n(s)=====Mn++nOH-Ksp=[Mn+][OH-]n=溶度积2）凝聚/絮凝(particles)电介质促成的聚集：凝聚聚合物促成的聚集：絮凝3）氧化/还原Ox+ne=====RedK=(Red)/[(Ox)(e)n]=氧化还原平衡反应常数E=E0+[2.303RT/(nF)]ln[(Red)/(Ox)]E0=[2.303RT/(nF)]lnKMn4++2e====Mn2+Cr6++3e====Cr3+2NH4++3O2====2NO3-+8H+7大类物理化学反应4）挥发NH4++OH-===NH3(g)+H2O，NO3-===NO,N2CO32-+2H+===H2O+CO2

H2S，CH4

（厌氧条件下生成）CH4C2H4

Hg(CH3)2Hg气CH3Hg+

(CH3)2HgHg

Hg22+

Hg2+

+Hg细菌细菌细菌细菌水7大类物理化学反应5）络合(螯合)反应螯合反应（Chelation）是指多齿的配位反应(络合反应）。螯合剂是多齿的配位剂。多齿是指一个配位剂可以与中心离子形成两个及以上的配位键。常见螯原子：N、O、S。如NN型螯合物。常用的螯合剂（chelatingagent）：EDTA，ATMP，氨基三亚甲基膦酸M7大类物理化学反应6）光解三类：直接光解：化合物（限可直接接受以光子的形式辐射的分子）接受了光能而进行的分解反应。敏化光解：物质被阳光激发后，将激发态的能量转移给其它化合物而导致的分解。氧化反应：物质被辐照产生自由基或纯氧态（单一氧）等中间体，中间体再与化合物作用生成转化产物。7大类物理化学反应7）吸附/解吸专一吸附:特殊吸附点/专一性/选择性(selectivity)K+/NH4+的矿物层间固定/嵌合、酸性条件：Fe-P/Al-P，碱性条件：Ca-P/Mg-P非专一吸附：遵循质量作用定律经典吸附模型：平衡态、动态等温吸附模型Langmuirisotherm：q=qmCe/(KL+Ce）Freundlichisotherm：q=KFCe1/nKineticisothermadsorption：ln(xe-xt)=ln(xe)-k1t7大类物理化学反应大分子有机物

→（厌氧）

小分子有机物

→

（好氧）CO2+H2O+NH4++PO43-+M+EBOD+O2===CO2+H2O+Energy生化反应：有机物质降解有机C（BOD、COD）的降解与去除2.1水体中污染物降解与去除：C、N、P生化反应：自发性、持续性中、低有机浓度负荷条件下人工湿地：低成本、高效率的处理系统蛋白质

→

氨基酸

→NH4+

→NO3-

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

I：含N有机物降解（2）无机氮的转化与去除：IV:植物+微生物+动物吸收转化（收获）II：

物理化学反应:无机N氧化、还原、挥发III:氨、硝酸根离子吸附（液固分离）HNO2+H2ON2+2H2OHNO3+2[H]HNO

+H2OHNO2+2[H]2HNO

+2[H]N2O

+H2O2HNO

volatilization2NH4++3O2→2NO3-+8H+

（挥发+收获）大分子有机物

→

小分子有机物

→

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

生化反应：含磷有机物质降解（3）无机磷的转化与去除：II

物理化学反应:吸附、絮凝包裹沉淀（液固分离）

PO43-：H3PO4==3H++PO43-HPO42-：H3PO4==2H++HPO42-H2PO4-：H3PO4==H++H2PO42-AdsorptionIII:植物+微生物+动物吸收转化（收获）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

（收获）生化反应类型与过程：

条件（O2、pH等）与最终产物7大物理化学反应：溶解沉淀、凝聚/絮凝、氧化还原、挥发、络合、光解、吸附BOD/COD/有机C去除：好氧生化反应（全过程）N去除：氧化还原、挥发、吸附、生物吸收（收获）P去除：吸附、生物吸收（收获）2.1水体中污染物降解与去除：问题与思考2.2工艺模式与单元分级依据转化与去除路径设计串联单元蛋白质

→

氨基酸

→NH4+

→NO3-

→NO2,NO,N2（1）组合模式工艺（A-BI-BII-BIII-C）A表流去除大颗粒InletBI潜流去除小分子BII潜流去除阳离子BIII潜流去除阴离子C表流抑藻杀菌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工艺模式与单元分级（2）串联单元的级数（污质液固分离）污染物化学势平衡原理

：μL-μS

=0液相化学势μL与固相化学势μS差异为零自然条件下，液固相污质分配均衡μL-μS=0；CL/CS=1；R=CS/(Cs+CL)=0.5CLCS(μL-μS)/(RT)=(μL0-μS0)/(RT)+ln(CL/CS)=0液相浓度CL与固相浓度CS比值：

CL/CS=1物理化学行为2.2工艺模式与单元分级（2）串联单元的级数一级：C1=C0(1-R)；二级：C2=C1(1-R)；三级：C3=C2(1-R) Cn=C0(1-R)n

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

取起始COD浓度:C0=300mg/L，各级中去除率R=0.5，出水达到一级A:Ce=50mg/L：级数n→4自然条件下，液固相污染物质分配均衡，取：R=0.5C0=200CODmg/LR=50%Ce=100CODmg/L200mg/L100mg/LC1=C0(1-R)C2=C1(1-R)C3=C2(1-R)<50mg/L2.2工艺模式与单元分级（3）生物再生（缓冲系统）作用污水处理过程中，由于吸附沉淀作用，污质（无机氮、磷）会逐步在固相中积累，导致CS增大。同期，系统中生物吸收（收获）会带走一定污质（氮、磷）量，使CS降低，生物吸收N/P速率等于积累速率时，系统净化力到达平衡状态。C0CSCL污质==吸附沉淀=生化降解+生物吸收2.2工艺模式与单元分级：问题与思考湿地工艺流程设计的依据、原理与原则组合方式与单元功能设置：有机污染物降解途径及相关反应组合级数：化学势平衡原理、固相吸附=生物吸收动态平衡原理因地制宜原则冬季组合工艺模式效果（中试）检验冬季冬季冬季系统冬季去N除P效率组合工艺模式效果（中试）检验单元去除贡献率:与设计的单元功能相符2.3人工湿地污水处理系统设计2.3.1污水类型、规模与处理目标（1）污水类型：城镇污水（来源、污水状况）（2）处理规模：Q=T/D;M3/D：10万吨/天

（3）处理目标：设计水质，出水：一级A(GB18918-2002)水质指标TSSCODCrBOD5TNNH4+-NTP进水(mg/L)55~8079~32346.7~12220.3~6017.1~561.79~6.8一级A(mg/L)1050101550.5设计去除率(%)758284668686常规城镇污水水质、设计水质标准、设计去除率地表III204110.2/0.05A-III去除率%6060948060/902.3人工湿地污水处理系统设计（1）水力负荷（HLR）：

容积水力负荷：单位体积每天承受的污水量:HLR=T/m3/d=Q/V/d

表面水力负荷：单位面积每天承受的污水量:HLR=T/m2/d=m3/m2/d=m/d =Q/m2/d=0.2–0.5,常用：0.3左右（1吨水约占3平方米土地）

至关重要参数：确定污水处理效率和土地利用效率（2）污染负荷（Pollutantload）：

单位面积每天承受的BOD/COD:mgBOD/COD/m2/d

与进水有机污染物浓度相关：20-60gBOD/m2/d（3）有效容积V:.V=可容纳水的空间，潜流湿地Ve=有效体积-填料体积，常规湿地填料空隙度：20-40%2.3.2设计参数2.3人工湿地污水处理系统设计（4）水力停留时间（HRT）：d=Ve/Q=（2万体积/1万废水）=2天（5）水流速度：每天/小时/分钟/秒水流动的距离：m/小时，适当小

单元水流速度=单元（水流方向）长度/水力停留时间

单元长-宽比例：体积一定，可通过调整长-宽比来调整水流速度

2.3.2设计参数水深：1m8万m3/4万THRT=2天宽：200m长：400m流速：200m/d8万m3/4万THRT=2天宽：400m长：200m流速：100m/d

水力坡度：进水位与出水位高度之差/进水到出水点的距离（单元长度）

潜流单元水力坡（梯）度决定水在介质中的流速：高程设计进出水口标高、长度、填料的导水性能及变化

配置目的：优化湿地生态系统结构、功能和可持续稳定性

2.3人工湿地污水处理系统设计2.3.3湿地物种配置单元植物种类拉丁名类别A香菇草狐尾藻黑藻空心菜凤眼莲空心莲子草HydrocotylevulgarisMyriophyllumverticillatumHydrillaverticillata(L.f.)RoyleIpomoeaaquaticaForsk.EichhorniacrassipesAlternantherahiloxeroides(Mart.)Griseb挺水沉水沉水草本漂浮漂浮BI木芙蓉水杉月季梭鱼草油菜HibiscusmutabilisLinn.MetasequoiaglyptostroboidesRosachinensisJacq.PontederiacordataBrassicacampestrisL.乔木灌木灌木草本草本BII垂柳红继木夹竹桃菖蒲水芹菜SalixbabylonicaLoropetalumchinensevar.rubrumNeriumindicumMill.AcoruscalamusL.Oenanthejavanica(Blume)DC.乔木灌木灌木草本草本BIII丛竹花叶芦竹再力花FargesiafungosaYiArundodonaxvar.versicolorThaliadealbataLink草本草本草本（1）按照工艺流程单元功能配置优势植物2.3人工湿地污水处理系统设计2.3.3湿地物种配置：依据与原则单元植物特性说明A耐污、根系发达的水生植物以浮水和沉水植物为主种植挺水植物时要有防止根系破坏底部防渗层措施（去主根、采用特殊种植方式）BI耐污、耐湿、根系发达的陆生植物以多年生木本植物作为建群植物+不同季节的草本植物，形成复合植物群落系统。种植木本植物时采取必要措施，防止根系破坏底部防渗层（去主根、采用特殊种植方式）BII耐湿、N、P吸收转运量大的陆生植物同上BIII耐湿、N、P吸收转运量大的陆生植物同上C耐贫瘠、具有抑澡杀菌功能的水生植物同A单元（2）以本土种类为主（出现外来物种时要有控制措施）（3）季节性植物种类搭配，尤其是丰富冬季植物种类（4）兼顾植物多样性与季相景观，提高系统的美学价值（5）从种苗、种植、维护管理、换季、收获角度考虑成本效益2.3人工湿地污水处理系统设计2.3.3湿地物种配置：依据与原则配置目的：增强处理系统截留污染物质、抵抗污染负荷的能力2.3人工湿地污水处理系统参数2.3.4湿地填料配置：目的、依据与原则单元填料种类填料深度功能BI石灰石（φ1m-φ2cm）蛭石硅藻土

石灰石（φ3cm-φ5cm）30cm30cm20cm50cm去除有机污染物BII石灰石（φ1m-φ2cm）沸石石灰石（φ3cm-φ5cm）30cm30cm60cm去除阳离子污染物BIII石灰石（φ1m-φ2m）水滑石石灰石（φ3cm-φ5cm）50cm25cm55cm去除阴离子污染物（1）按照工艺流程中单元功能配置填料（2）吸附容量高、成本低、使用寿命长、资源丰富（3）通透性好、导水率高（颗粒性能、形状和填料厚度）2.3人工湿地污水处理系统参数2.3.4湿地填料配置：目的、依据与原则湿地填料作用与问题：去N除P（和其它有毒物质）平衡物流（平衡污染物质负荷）、稳定水质（在换季、冬季稳定系统出水水质）、生物再生（根系与微生物的再生功能，实现吸附、沉淀、降解、吸收和转化的平衡）增强系统抗污染负荷能力，减少系统用地面积难点问题：成本与堵塞植物根系层，兼氧区间BI-BIII单元：吸附+氧化还原+络合+沉淀+生物降解植物径叶层，好氧+兼氧区间厌氧区间（微生物/动物)絮凝沉淀潜流湿地植物吸附介质氧化还原试剂吸附为主体的物理化学反应截留污染物质，供植物吸收利用与微生物降解，实现系统吸附缓冲能力再生出水口0.8m0.5m进水口1.3m1.6mBI0.1m1.7m1.0m0.20m30cm细沙30cm介质60cm石砾0.4m2.3人工湿地污水处理系统设计2.3.4湿地填料配置：潜流单元（1）工艺：除N、除P工艺、模式化、设备化（2）植物：富集N、P植物、冬季湿地植物、抑澡植物（3）微生物：

好氧、厌氧菌种、EM（4）吸附填料：阳离子吸附剂、阴离子吸附剂、离子吸附过滤器（床、柱）、提高去N除P效率，增强导水性能、便于清洗、更新（5）成本效益：土地、植物、填料（质量问题）（6）运行管理：生物收获与生物资源利用2.4湿地工程关键技术研发动向湿地单元：生态系统，有机碳、养分生产工厂、物种繁育场所生物收获与生物资源利用太阳能+CO2、O2、N2输入+无机养分吸收==生物合成、积累BOD、N、P增大自然系统食物（网）链转化==动态平衡（系统与环境物、能流平衡）污染物输入生物收获维持平衡生化反应器：有机降解、形成活性污泥、水污分离、污泥处置清除底泥Greenroofs/wallsWetlands

OpencanalsandinfiltrationBufferzonesRetentionbasin绿色城市（水足迹：循环利用）循环利用节约90%城市用水January11,1193

Thermophilicanaerobictreatment-BIOGASGrowthmediumNutrientsHeatCO2El.OHWBW

Localnutrientrecycling90%reductionofenergyfor

heatingispossible生物产能节约90%调温能源、回收养分4NORWEGIANUNIVERSITYOFLIFESCIENCESwww.umb.no4DepartmentofEnvironmentalSciences(IMV)PetterD.JenssenSource:GTZFuturecities：netexportersofso