第九章 污染生态工程

一、环境污染概述

生物圈：生活物质及其生命活动的产物所集中的圈层，其范围从海平面以下12Km的深度到海平面以上约10Km的高度。

生态环境污染：生物圈中人类赖以生存的水、空气、土壤等资源的物理、化学和生物学特性发生了改变，直接或间接地危及到人类的生存和发展。

环境污染的哲学理解：‘资源的一种不适当的分配形式’第九章污染生态工程生态环境恶化特征——人类潜能与环境阻力之间的矛盾日益严重；自然生态环境的日益缩小与人工生态环境的不断扩大；生态环境的恶化带有机械破坏和化学污染两症并发的特征。污染的主要影响因素分析1、人口激增是环境恶化的重要原因

例如：几乎所有的杀虫剂都是二战以后研制成功。2、重视经济增长甚于重视环境保护

未成功树立“环境本身也是一种有价资源”的观念。环境的基本功能：1、生存性功能——满足人类基本生存和生理需要的基本功能。2、生产性功能——为人类经济活动提供一定的容纳、分解、净化废物的空间的功能。生态环境的价值属性生态环境的固有价值生态环境的经济价值生态环境的社会价值（人与自然方面&人与人方面）

二、环境污染现状大气层的污染淡水生态系统的污染海洋生态环境的污染土壤生态系统的污染大气层的污染大气中的污染物或由它转化成的二次污染物的浓度达到了有害程度的现象称为大气污染。由于人为或自然因素导致大气中的某些组分含量发生改变，从而引起了大气污染。

火山喷发引起的大气污染

人为引起的大气污染主要的大气污染物：①二氧化碳②氯氟烷烃③甲烷④氧化亚氮⑤氮氧化物和硫氧化物⑥烟尘⑦重金属酸雨造成的破坏烟雾造成的破坏臭氧层破坏包围地球的臭氧层南极上空的臭氧层空洞曾淡水生态系统的污染

人类可利用的淡水资源主要是江河湖泊、地下水和降水。随着人口增加、工农业用水激增，世界的淡水用量一直在稳步增长。在过去的三个世纪内，人类的用水量已增加了35倍以上。水资源污染、水土流失加剧，使得淡水资源已经成为一种限制性的资源。土壤生态系统的污染随着工农业的发展，土壤作农业生产要素已成为多种污染物的接受体，受到了直接和持久的危害。当前我国受污染农田面积已多达2000万hm2，约占耕地面积的1／5，如不及时采取有效的管理和防治措施，受污染农田面积势必将进一步扩大。土壤污染物主要包括：有机污染物，如农药、除草剂等，无机污染物，如化肥、重金属类等，固体废弃物，如污泥、生活垃圾、矿渣粉、煤灰等；有害微生物，如肠细菌、结核杆菌等。

三、污染物在环境中的迁移转化

一般规律：由不稳定转向稳定，或由稳定转向不稳定。物理迁移转化规律化学迁移转化规律生物迁移转化规律稀释沉淀

中和

氧化还原光化学反应

生物降解

生物转化

积累、浓缩和放大

四、环境生态工程

总则——利用生态系统自净能力消除污染人工湿地污水处理生态工程氧化塘污水处理生态工程污水土地处理生态工程城市垃圾及污泥处理生态工程重金属污染土壤治理生态工程城市林网绿地生态工程人工湿地污水处理生态工程人工湿地系统（Constuctedwetland），是指以工程方式构筑池深小于1.5ｍ左右的池塘或沟渠并种植水生植物后，导入污水进行净化处理的技术。根据美国环境保护署出版的《人工湿地处理城市废水手册》所述，人工湿地系统已有40

余年的应用历史。只要设计及操作得当，人工湿地系统是可靠、有效的自然净化处理系统，处理水质可达二级至三级处理的水质标准。1.人工湿地系统的概念2.人工湿地净化废水的机理人工湿地是由基质、水体、植物、动物和微生物组成的生态系统。生活在土壤中的微生物（细菌和真菌）在有机物的去除中起主要作用，湿地植物的根系将氧气带入周围的土壤，但远离根部的环境处于厌氧，形成处理环境的变化带，这就加强了人工湿地去除复杂污染物及难处理污染物的能力。大部分有机物的去除是靠土壤中的微生物，但某些污染物如重金属、硫、磷等依赖于土壤和植物的作用。悬浮物去除

污水中的悬浮物含有大量的污染物质，例如有机物、氮磷、重金属和病原菌等，因此去除悬浮物可以提高污水的去除率。悬浮物主要通过过滤、沉淀、湿地介质表面的吸附及微生物生长等作用从水中去除。湿地对悬浮物的去除非常有效，悬浮固体出水值一般低于10mg/L。为防止在进水口附近发生堵塞，进水前必须设置预处理以降低总固体浓度，一般设置沉淀池即可。有机物的去除污水中的有机物包括包括颗粒性有机物和溶解性有机物。前者通过沉淀和过滤可迅速去除，而后者则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程被分解而去除。微生物降解有机物又分为好氧降解和厌氧降解。好氧降解主要由好氧异养菌控制：CH2O+O2=CO2+H2O厌氧降解由兼性厌氧菌和专性厌氧菌控制，该过程分两步进行。第一步主要产物为脂肪酸，如乙酸、乳酸、乙醇、CO2和H2。C6H12O6+2H2O=2CH3COOH+4H2+2CO2C6H12O6=2CH3CHOHCOOHC6H12O6=2CO2+2CH3CH2OH硫酸盐还原菌和产甲烷菌利用上述脂肪酸进行代谢活动。CH3COOH+H2SO4=2CO2+2H2O+H2SCH3COOH+4H2=2H2O+2CH4CO2+4H2=CH4+2H2OBOD的去除包括几个生物化学过程：好氧呼吸，厌氧消减和硫酸盐还原。氮、磷的去除污水中的氮包括无机氮和有机氮。无机氮包括氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐。有机氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。研究表明，人工湿地处理系统对氮的去除作用包括基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。人工湿地系统中对P的去除主要通过下面三个方面：微生物正常的同化或植物的吸收作用；聚磷菌的过量摄P作用；基质的物理化合作用。其中最主要的是基质对P的吸附作用及其纳P容量，其吸附作用与基质中Fe，Al和Ca等金属离子有关，而植物吸收对P的去除效率影响不大。重金属去除人工湿地对重金属也有很强的去除能力。金属离子去除机理主要有：植物的吸收和富集作用、土壤胶体颗粒的吸附、悬浮颗粒的过滤和沉淀，人工湿地对污水中重金属去除是通过植物、微生物、土壤基质等组成成分共同起作用的。3.人工湿地的组成绝大多数人工湿地由五部分构成：①基质，具有透水性，如土壤、砂、砾石；②水体（在基质表面上或下流动的水）；③植物，适于在饱和水和厌氧基质中生长，如芦苇；④无脊椎或脊椎动物；⑤好氧或厌氧微生物种群。湿地系统正是在这种有一定长宽比和底面坡度的洼地中，由土壤和填料（如砾石等）混合组成的填料床，污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，并在床体表面种植具有性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物（如芦苇、蒲草等），从而形成一个独特的动植物生态系统。

植物植物是人工湿地的重要组成部分。人工湿地净化污水过程中,植物的作用可以归纳为3个重要的方面:①回收利用污水中可利用态的营养物质,吸附、富集重金属和一些有毒有害物质;②为根区好氧微生物输送氧气;③增强和维持介质的水力传输。一般来说,选择湿地植物要注意几个原则：①净化能力，耐污能力和抗寒、抗热能力强，对不同的污染物采用相应的植物种类；②选择在本地适应性好的植物，最好是本地植物；③根系发达、生物量大；④抗病虫害能力强；⑤最好有广泛用途或经济价值；⑥易管理，综合利用价值高。不同的植物类型对不同的污染物质具有一定的针对性。对氮磷去除效果较好的湿地植物，如茭白、芦苇、水烛、灯心草。对重金属有较好的去除作用的植物是：宽叶香蒲，且对Pb、Zn、Cd等重金属有较好的去除作用。微生物人工湿地中微生物是净化污水的“主力军”。其数量在一定程度上可反映人工湿地净化污水的能力。它们把有机质作为丰富能源，将其转化为营养物质和能量。人工湿地在处理污水之前，各类微生物的数量与自然湿地基本相同。但随着污水不断进入人工湿地系统，某些微生物的数量将逐渐增加，并在一定时间内达到最大值而趋于稳定。人工湿地系统中的微生物主要去除污水中的有机质和N，某些难降解的有机物质和有毒物质需要运用微生物的诱发变异特性，培育驯化适宜吸收和消化这些有机物质和有毒物质的优势细菌，进行降解。人工湿地中微生物的活动是湿地净化污水的最主要因素。现有研究已经发现在BOD5、COD以及氮等降解的过程中微生物都发挥了重要作用。人工湿地中的优势菌种有假单胞杆菌属Pseudomonas、产碱杆菌属Alcaligens和黄杆菌属Flavobacterium，均为生长快速的微生物，其体内含有降解质粒，是分解有机物的主体微生物种群。此外，对于有些难降解的有机物和有毒物须运用微生物诱导变异特性，培育驯化适宜吸收和消化这些物质的优势种，进行降解。同时，研究发现湿地中的微生物数目和种类与污水净化效果也有一定的关系。其数量越多则去除率越高。其中污水中BOD5的去除率与湿地细菌总数显著相关，氨氮的去除率与硝化细菌和反硝化细菌的数量密切相关，污水中总大肠杆菌的去除率与湿地原生动物和放线菌数量也存在显著相关性。这也从一个方面说明湿地微生物在污染物降解中起到了重要作用。基质基质,又称填料,是人为设计的由不同大小的砾、沙、土颗粒等按一定厚度铺成的供植物生长、微生物附着的床体。基质是污水处理的主要场所,也是微生物的主要载体，同时又可以为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质，当这些营养物质通过污水流经人工湿地时,基质通过一些物理、化学途径(如吸附、吸收、过滤、沉淀、络合反应和离子交换等)来去除污水中的SS、N、P等营养物质。自由表面流系统多以土壤为基质,潜流与垂直流系统则根据不同的特征污染物选择不同的基质,并须考虑便宜、易于取材等因素。动物动物是作为人工湿地生态系统中必不可少的一部分,其在食物链与营养级的生态平衡中起到重要作用,进而对人工湿地污水处理系统的稳定性作出了重要贡献。目前,关于人工湿地中动物参与污染物净化方面的研究甚少,有研究提到了蚯蚓(Drilonema)能起到清洁垃圾的作用,从而减少了排泥次数。蚯蚓和沙蚕(Nereisdiversicolor)对重金属有富集作用,可以推测这些动物对污水中的重金属去除也能起一些作用。自由水面系统（FWS），又称表面流湿地；潜流系统（SFS），又称潜流湿地。

潜流湿地又分为水平流潜流系统（HFS）和垂直流潜流系统（VFS）根据水的流动状态，将人工湿地系统分为如下类型：4.人工湿地系统的分类此形式的人工湿地是在池深约0.6-1.5ｍ的浅池塘或渠道中种植各种水生植物，包含挺水植物（如香蒲、芦苇、风车草、茭白笋及开卡芦等）、沉水植物（如水蕴草、金鱼藻等）、浮叶植物（如睡莲、菱角等）及漂浮植物（青萍、满江红等），其外观和功能与自然湿地类似，具开放水面区、水生植物密植区、浮岛等环境，可吸引野外的动植物，具栖息地重现的功能。

（1）表面流湿地（FWS）FWS湿地依湿地表面形态不同分为：此形式的人工湿地是在池深0.6-1ｍ、底部坡度0.5％～1％的沟渠或水池铺设砾石或土壤后密植挺水植物，再导入污水并控制水面高度，使水面不曝露于空气，即污水仅在介质中流动，没有开放水面区。主要处理机制为利用附着在砾石或是植物根系的微生物分解水中污染物。（2）潜流湿地（SFS）①水平流潜流系统（HFS）：污水从进口经由砂石等系统介质，以近水平流方式在系统表面以下流向出口。此过程中，污染物得到降解。介质通常选用水力传导性良好的材料。氧主要通过植物根系释放。在欧洲主要应用芦苇，因此又称芦苇床处理系统。香蒲也是常用的湿地植物。②垂直流潜流系统（VFS）：该系统通常在整个表面设置配水系统，并周期性进水。系统下部排水，水流处于系统表面以下。目的是系统可以排空水，以最大程度地进行氧补给。几种不同湿地系统比较人工湿地污水处理系统由预处理单元和人工湿地单元组成。通过合理设计可将BOD5、SS、营养盐、原生动物、金属离子和其他物质处理达到二级和高级处理水平。预处理主要去除粗颗粒和降低有机负荷。构筑物包括双层沉淀池、化粪池、稳定塘或初沉池。人工湿地中的流态采用推流式、回流式、阶梯进水或综合式。5.人工湿地系统的工艺流程推流式回流式阶梯式进水综合式6.人工湿地系统的区块配置方案一般说来，系统主要由3部分组成：(1)收集和预处理设施。由污水集水管网、污水集水池、格栅和沉淀池等组成。如果取水于被污染的河流，可取消污水集水管网和污水集水池。(2)配水和集水设施。由配水井、配水槽、配水管网、布水管、集水管和集水池组成。(3)湿地床。根据出水水质要求，可设计一级或多级湿地床，污水经串联或并联的湿地床多次净化。7.人工湿地系统的配套设施人工湿地污水处理技术还处于开发阶段、尤其在我国还没有比较成熟的设计参数，其工艺设计也还处于试验阶段。人工湿地系统的设计受很多因素的影响，主要是水力负荷、有机负荷、湿地床的构造形式、工艺流程及其布置方式、进水系统和出水系统的类型和湿地所种栽植物的种类等。由于不同国家及不同地区的气候条件、植被类型以及地理情况各有差异。因而大多根据各自的情况，经小试或中试取得有关数据后进行人工湿地的设计。8.人工湿地系统的设计案例1：

成都府南河活水公园

成都市花了五年多时间，投入了25亿人民币，拆除600多处排污管道，整条河道都进行了清淤，重新修整了42公里的河岸。然而，河道治理工程完成后，府南河水仍没有变得清澈起来。成都活水园，占地24000多平方米，每天有200立方水从河中抽出除去细菌、重金属后再回到河中。国际上曾获“国际水岸奖最高奖”和“环境地域设计奖”。成都活水园——城市水净化生态工程的典范公园形状是一“鱼”形，象征活力和健康，也成了该设计的亮点之一。生态净水第一步：喷水池这个喷泉池容积为780立方米，功能叫“厌氧沉淀池”。泵入池中的污水一部分经物理沉淀作用，使比水重的悬浮物沉于池底，从排泥管排出。比水轻的悬浮物浮于水面，由人工清理。另一部分经池中的厌氧微生物分解成甲烷、二氧化碳等难溶气体排入大气，或成较低分子有机物随水流出，进入下一道净化程序。生态净水第二步：莲花石溪这一方面极富动感和观赏价值，同时使水在回旋、震荡中充分地曝气充氧，增强水中的含氧量。经过初步沉淀的水，流入一串形似花瓣的莲花石溪，称为“水流雕塑”。它巧妙地引入水力学原理，利用落差产生的冲力，使水在一个个石花瓣中活泼欢跳。生态净水第三步：

水从莲花石溪流向微生物池水通过水流雕塑后，进入微生物池，也叫“兼氧池”。它的深度为1.6米、容积为48立方米。污水在池中被微生物部分净化后，从微生物池泵入植物池。生态净水第四步：

植物池——人工湿地生态系统它是“活水公园”水处理工程的核心部分，由6个植物塘、12个植物床组成，其中养殖的植物达数十种，还有多种鱼类、昆虫和两栖动物。生态净水第五步：

经植物池净化后的水进入鱼塘

鱼塘出来的水进入戏水池净化后的水从这里流向府南河活水公园模拟自然的堤岸案例2：

日本渡良濑蓄水池的人工湿地

渡良濑蓄水池位于日本栃木县，是一座人工挖掘的平原水库，总库容2640万m3，水面面积4.5km2,水深6.5m左右。这座蓄水池平时为茨城县等六县市64万人口供水，日供水量21.6万m3。蓄水池周围是渡良濑川的滞洪区，汛期时洪水由溢流堤流入蓄水池，此时蓄水池用于调洪，提供调洪库容1000万m3。由于近年来上游用水造成生活污水以及含氮、磷的水流入，致使渡良濑蓄水池出现霉臭等水质问题。为保护蓄水池的水质，自1993年起在蓄水池一侧滞洪洼地上建人工湿地，这是一座设有人工设施的芦苇荡。将蓄水池的水引到芦苇荡，通过吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮游植物，达到对水体进行自然净化的目的。这种净化过程循环进行，确保蓄水池水质洁净。渡良濑蓄水池人工湿地平面图1—渡良濑蓄水池2—蓄水池泵站3—橡胶坝4—旁通水渠5—地下水渠6—连接渠7—调节渠8—取水泵站9—进水渠10—荻草荡11—芦苇荡净化设施12—出水渠13—集水池14—芦苇荡泵站15—北闸日本渡良濑蓄水池的人工湿地渡良濑人工湿地的人工植被从陆地到水面依次为：杞柳（水边林）－芦苇、荻、蓑衣草（湿地植物）－茭白、宽叶香蒲（吸水植物）－荇菜、菱（浮叶植物），形成了一体的生态空间。渡良濑人工湿地已经成为日本最大的芦苇荡，也成为对居民、儿童进行环保及爱水教育的场所，组织学生进行自然观察。在这里可以看到绿头鸭、针尾鸭等禽类及芦燕、白头鹞和鸢等鸟类。

为净化渡良濑蓄水池的水体，还在蓄水池中部建一批人工生态浮岛，种植芦苇等植物，其根系附着微生物，可提供充足氧气，并通过迁移、转化水中的氮、磷等物质，降解水中有机质。浮岛还设置为鱼类产卵用的产卵床，也为小鱼设有栖身地，水中的浮游植物成了鱼饵。人工生态浮岛保证了蓄水池水质的洁净。

植

物

昆

虫

鸟

类

199331科，104种

19科，45种

18科，22种

199845科，166种

45科，116种

25科，50种

治理前后动植物种类变化

案例3：

山东省南四湖人工湿地

污水土地处理生态工程

污水土地处理是在人工调控下利用土壤-微生物-植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法。在污染物得以净化的同时，水中营养物质和水分也得以循环利用。土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统等五部分组成。污水土地处理生态工程

污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。土地处理系统的净化机理

BOD大部分是在土壤表层土中去除的。土壤中含有大量的种类繁多的异养型微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物新细胞。当污水处理的BOD负荷超过让土壤微生物分解BOD的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。BOD的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除病原体的去除重金属的去除土地处理系统的净化机理

在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等离子形成难溶的磷酸盐）、物理吸附和沉淀（土壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积），物理化学吸附（离子交换、络合吸附）等方式被去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素的影响。氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。其去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收能力以及土地处理系统等工艺因素的影响。BOD的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除病原体的去除重金属的去除土地处理系统的净化机理

污水中的悬浮物质是依靠作物和土壤颗粒间的孔隙截留、过滤去除的。土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙的形状、大小、分布和水流通道，以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬浮物的截留过滤效果。若悬浮物的浓度太高、颗粒太大，会引起土壤堵塞。

BOD的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除病原体的去除重金属的去除土地处理系统的净化机理

污水经土壤处理后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可达92％～97％。其去除率与选用的土地处理系统工艺有关，其中地表漫流的去除率较低，但若有较长的漫流距离和停留时间，也可以达到较高的去除效率。

BOD的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除病原体的去除重金属的去除土地处理系统的净化机理

重金属主要是通过物理化学吸附、化学反应与沉淀等途径被去除的。重金属离子在土壤胶体表面进行阳离子交换而被置换、吸附，并生成难溶性化合物被固定于矿物晶格中；重金属与某些有机物生成可吸性鳌合物被固定于矿物质晶格中；重金属离子与土壤的某些组分进行化学反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等沉积于土壤中。BOD的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除病原体的去除重金属的去除土地处理系统的净化机理

慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。土地处理基本工艺地表漫流系统快速渗滤系统慢速渗滤系统地下渗滤处理系统慢速渗滤处理系统主要由下列几部分构成：(1)预处理：SR对进水水质要求较高，所以一定要有预处理系统。预处理系统可以采用一级处理，也可采用二级处理。(2)存储系统：慢速渗滤系统实际运行时，可能出现污水量超过设计水量以及在作物种植、收获时停止运行的情况，因此需要有存储系统，起缓冲和调节水量的作用。(3)布水系统：预处理污水通过布水系统进入土地处理田，布水是否均匀关系到处理效果的好坏。布水方式主要有三种：垄沟布水、坡面布水和喷洒布水。(4)植物：植物是慢速渗滤系统必不可少的组成部分。植物能有效去除N、P，保持或增加污水渗透速率并获得收益。植物选择的要求是营养吸收量大，耐水性好，有一定的土质、水质变化和盐分耐受性，以及经济价值的大小。在慢速渗滤系统中常用的作物有牧草、大田作物和林木。牧草有紫云英、高羊茅草和黑麦草等；大田作物有玉米、高粱、水稻和大豆等；林木主要是硬木和松树的混合树种。(5)排水系统：理论上，土地慢速渗滤系统工艺设计是按无处理出水进行的，污水水分主要靠蒸发和渗透来驱动循环。但在实践上为了除去过多的水分渗透到地下水中去，慢速渗滤系统一般都设有排水系统。排水系统的结构主要有两种，即排水明沟和排水暗沟。排水明沟投资少，便于管理，但其缺点是占地多，影响耕作。排水暗沟不占地但不便于维修。运行数据：BOD5去除率可达95%以上；COD去除率可达85~90%以上；氮去除率可达80~90%以上；我国沈阳、昆明等地采用较多。

快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质垆坶等。污水灌至快速滤渗田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧——好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。快速渗滤法的主要目的是补给地下水和废水再生回用。进入快速渗滤系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。

土地处理基本工艺地表漫流系统快速渗滤系统慢速渗滤系统地下渗滤处理系统特点：

（1）去除率高：

BOD＞95%；COD＞91%

出水BOD＜10mg/L；

COD＜40mg/L

（2）具有脱氮除磷功能：

NH3去除率85%；

TN去除率80%

除磷率65%（3）去除大肠菌得能力强，可达99.9%

地表漫流系统适用于渗透性差的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为2％～8％。废水以喷灌法或漫灌法有控制的在地面上均匀的漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流行过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。土地处理基本工艺地表漫流系统快速渗滤系统慢速渗滤系统地下渗滤处理系统运行数据：BOD去除率达90%左右，总氮去除率达70~80%SS的去除率达90~95%另一特点：可收获植物，牧草等。

地下污水处理系统是将污水投配到距地面约0.5m深，有良好渗透性的底层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化。地下渗滤系统适用于无法接入城市排水管网的小水量污水处理。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理。土地处理基本工艺地表漫流系统快速渗滤系统慢速渗滤系统地下渗滤处理系统各类土地处理类型工艺性能不完全相同，各有优缺点，利用两种不同类型的处理工艺联合处理可以发挥各自的优点，提高处理效率，常见的组合有以下几种：(1)筛滤一地表漫流一快速渗滤(2)物化预处理一快速渗滤一慢速渗滤(3)物化预处理一湿地处理一地表漫流污水土地系统的联合处理土地处理法应用中应注意的几个问题:（1）选择适宜的废水类型，不是任何废水都可用土地处理法处理；城市污水及与城市污水水质相近的工业废水可作灌溉用水。医药、生物制品、化学试剂、农药、石油炼制、焦化和有机化工处理后的废水不适用作灌溉用水（农田灌溉水质标准GB5084-92）（2）选择适当的植物类型，一般以树木、经济作物为主，如选用农作物，应注意在水质允许的情况下，还要保证农作物不被污染，不减产，而且不要种植蔬菜、果品类植物；（3）做好防渗处理问题，避免污染地下水源；（4）控制进水水质，不能长期使用含盐量高的污水，防止土壤盐碱化；（5）注意防止生物污染（如医院废水不能进入系统）防止传染疾病和对人畜产生危害；氧化塘污水处理生态工程稳定塘（氧化塘）——是经过人工适当的修正的土地，设围堤和防渗层的污水池塘，主要依靠生物净化功能使污水得到净化的一种污水生物处理技术。四、污水稳定塘处理系统

一般不人工强化（不是实质性的人工强化）与水体自净过程相似停留时间较长通过微生物+水生生物的多种生物的综合作用，使有机物降解，进而净化污水净化过程包括——好氧，兼氧，厌氧三种状态DO来源于光合作用适用各种污水，适用于各种气候条件可以实现从一级到二级到深度处理技术的全过程，一般相当于二级菌类、藻类鱼、水禽等高级动物浮游生物水生动物水生植物生物稳定塘内的生态系统在氧化塘中，有机物是通过两类微生物的新陈代谢作用去除的。一类是异养微生物,将有机物氧化降解，同时产生能量和合成自己新的细胞；另一类则是藻类，通过光合作用固定二氧化碳，合成新的细胞并释放出氧。藻类释放出的氧供好氧和兼性菌氧化有机物,生成二氧化碳和水。而产生的二氧化碳又可满足藻类光合作用的需要，以此循环相辅相成。一些藻类不仅能通过光合作用，而且也通过异养作用进行新陈代谢。稳定塘的优缺点(1)优点基建投资低旧河道、沼泽地、谷地可利用作为稳定塘，稳定塘系统基建投资低。运行管理简单经济稳定塘运行管理简单，动力消耗低，运行费用较低，约为传统二级处理厂的1/3～1/5。可进行综合利用实现污水资源化，如将稳定塘出水用于农业灌溉，充分利用污水的水肥资源；养殖水生动物和植物，组成多级食物链的复合生物系统。(2)缺点占地面积大没有空闲余地时不宜采用。处理效果受气候影响如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果。设计运行不当时，可能形成二次污染如污染地下水、产生臭气和滋生蚊蝇等。按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等划分好氧塘兼性塘厌氧塘曝气塘深度处理塘水生植物塘生态塘完全储存塘常见其他稳定塘的分类好氧塘：

深度较浅，阳光能透至塘底，全部塘水内都含有溶解氧，塘内菌藻共生，溶解氧主要是由藻类供给，好氧微生物起净化污水作用。好氧塘

（1）高负荷好氧塘这类塘设置在处理系统的前部，目的是处理污水和产生藻类。特点是塘的水深较浅，水力停留时间较短，有机负荷高。

BOD5表面负荷率：0.004-0.016kg/m2·d（2）普通好氧塘这类塘用于处理污水，起二级处理作用。特点是有机负荷较高，塘的水深较高负荷好氧塘大，水力停留时间较长。BOD5表面负荷率：0.002-0.004kg/m2·d

（3）深度处理好氧塘深度处理好氧塘设置在塘处理系统的后部或二级处理系统之后，作为深度处理设施。特点是有机负荷较低，塘的水深较高负荷好氧塘大。BOD5表面负荷率：0.0005kg/m2·d好氧塘种类

好氧塘内的生物种群主要有藻类、菌类、原生动物、后生动物、水蚤等微型动物。

菌类主要是生存在水深0.5m的上层，浓度为1×108～5×109个/mL，主要种属与活性污泥和生物膜相同。

原生动物和后生动物的种属数与个体数，均比活性污泥法和生物膜法少。

藻类的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反映塘的运行状况和处理效果。好氧塘好氧塘内的生物种群兼性塘：兼性塘的深度较大，上层是好氧区，藻类的光合作用和大气复氧作用使其有较高的溶解氧，由好氧微生物起净化污水作用；中层的溶解氧逐渐减少，称兼性区（过渡区），由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解氧，称厌氧区，沉淀污泥在塘底进行厌氧分解。兼性塘曝气塘：曝气塘采用人工曝气供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起净化作用，污水停留时间较短。完全混合曝气塘部分混合曝气塘曝气塘

曝气塘是在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘。曝气塘曝气塘出水的悬浮固体浓度较高，排放前需进行沉淀，沉淀的方法可以用沉淀池，或在塘中分割出静水区用于沉淀。若曝气塘后设置兼性塘，则兼性塘要在进一步处理其出水的同时起沉淀作用。曝气塘的水力停留时间为3～10d，有效水深2～6m。曝气塘一般不少于3座，通常按串连方式运行。

完全混合曝气塘中曝气装置的强度应能使塘内的全部固体呈悬浮状态，并使塘水有足够的溶解氧供微生物分解有机污染物。

部分混合曝气塘不要求保持全部固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并进行厌氧消化。其塘内曝气机布置较完全混合曝气塘稀疏。完全混合曝气塘部分混合曝气塘曝气塘的两种类型厌氧塘：厌氧塘的塘深在2m以上，有机负荷高，全部塘水均无溶解氧，呈厌氧状态，由厌氧微生物起净化作用，净化速度慢，污水在塘内停留时间长。厌氧塘

厌氧塘的设计通常是用经验数据，采用有机负荷进行设计的。设计的主要经验数据如下：⑴有机负荷有机负荷的表示方法有三种：BOD5表面负荷（kgBOD5/hm2·d）、BOD5容积负荷（kgBOD5/m3·d）、VSS容积负荷（kgVSS/m3·d）。我国采用BOD5表面负荷。处理城市污水的建议负荷值为200～600kg/（hm2·d）。对于工业废水，设计负荷应通过试验确定。⑵厌氧塘一般为矩形，长宽比为2:1~2.5:1。单塘面积不大于4hm2。塘水有效深度一般为2.0~4.5m,储泥深度大于0.5m，超高为0.6~1.0m。⑶厌氧塘的进水口离塘底0.6~1.0m,出水口离水面的深度应大于0.6m，使塘的配水和出水较均匀，进、出口的个数均应大于两个。厌氧塘很少用于单独污水处理，而是作为其他处理设备酸的前处理单元。厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，也可用于处理城镇污水。厌氧塘设计和应用项目曝气好氧兼性厌氧进水BOD5较低中等中等较高DO饱和饱和饱和

过渡

0（从上至下）0微生物好氧兼性好氧好氧

兼性

厌氧厌氧兼性氧源曝气藻类大气藻类、大气、无无净化速度快快

慢停留时间短短

长稳定塘的主要性能稳定塘的净化机理①细菌——降解有机物起主要作用

兼性异养菌（好氧塘和兼性塘好氧区，及兼性区存在）好氧菌和兼性菌——种属多产酸菌（兼性异氧菌）分解有机物产生乙酸等和醇类）厌氧菌（厌氧塘和兼性塘污泥区，将有机酸转化为

CH4+CO2，脱硫弧菌-绝对厌氧菌）硝化菌（绝对好氧菌）②藻类

稳定塘为菌藻共生体系，藻类具有叶绿体，含有叶绿素，能够通过这些色素进行光合作用，是塘水中DO的主要供应者。白昼吸收CO2，放出O2

夜间内源呼吸，消耗O2，放出CO2

绿藻——最常见的，单细胞或多细胞的绿色藻类蓝绿藻（蓝藻）——机体构造简单，藻体为单细胞及丝状体褐藻③原生动物和后生动物

④水生植物

种植“水生维管束植物”能提高塘对有机物和N、P等无机营养物质的去除效果。

与活性污泥中不一样，表现在不规则和数量不相等两方面。原生动物和后生动物不完全作为指示性生物考虑水蚤——枝角类，捕食（细菌和藻类）出现水蚤表明水质清澈，水蚤能吞食粒状物质，分泌粘液性物质。摇蚊幼虫——使底泥量减少a、浮水植物——漂浮在水面、直接从大气中吸O2、CO2，从塘水中吸取营养物质。凤眼莲——即水葫芦，具有较强的耐污性，去污能力强净化过程：O2通过根、茎输送到根部，释放于水中；凤眼莲本身也直接吸收水中的有机物和无机物;

水层是好氧，底部是厌氧，可有利于硝化和反硝化;

种植在高负荷的稳定塘里，并可回收作为“青贮饲料”.b、沉水植物——根生长于底泥中，叶、茎全部沉没水中，仅在开花时，花开在水面上

只能在塘水深较高，有机物负荷低和能有光照的地区生长其作用同“浮水植物”沉水植物是鸭、鹅的饲料常见的有马来眼子莲c、挺水植物——根生长于底泥中，叶、茎则挺出水面，常见水葱为深绿色，芦苇是浅绿色，其作用于上述两种植物相同，但只能生长于浅水中，收割季节需放水

⑤其它水生生物放养水禽，建立良好的生态系统，鱼吞食藻类，鸭鹅吞食水草。

细菌藻类水生植物原生动物好氧微生物鱼类水禽（鸭、鹅）稳定塘内主要的食物链网稳定塘系统的工艺流程稳定塘处理系统的组成稳定塘进水的预处理：为防止稳定塘内污泥淤积，污水进入稳定塘前应先去除水中的悬浮物质。常用设备为格栅、普通沉砂池和沉淀池。若塘前有提升泵站，而泵站的格栅间隙小于20mm时，塘前可不另设格栅。原污水中的悬浮固体浓度小于100mg/L时，可只设沉砂池，以去除砂质颗粒。原污水中的悬浮固体浓度大于100mg/L时，需考虑设置沉淀池。设计方法与传统污水二级处理方法相同。预处理系统稳定塘后处理设施

稳定塘的流程组合依当地条件和处理要求不同而异，下图为几种典型的流程组合。稳定塘的流程组合塘的位置稳定塘应设在居民区下风向200m以外，以防止塘散发的臭气影响居民区。此外，塘不应设在距机场2km以内的地方，以防止鸟类（如水鸥）到塘内觅食、聚集，对飞机航行构成危险。防止塘体损害为防止浪的冲刷，塘的衬砌应在设计水位上下各0.5m以上。若需防止雨水冲刷时，塘的衬砌应做到堤顶。衬砌方法有干砌块石、浆砌块石和混凝土板等。在有冰冻的地区，背阴面的衬砌应注意防冻若筑堤土为黏土时，冬季会因毛细作用吸水而冻胀，因此，在结冰水位以上位置换为非黏性土。塘体防渗稳定塘的渗漏可能污染地下水源；若塘体出水再考虑回用，则塘体渗漏会造成水资源损失，因此，塘体防渗是十分重要的。但某些防渗措施的工程费用较高，选择防渗措施时应十分谨慎。防渗方法有素土夯实、沥青防渗衬面、膨胀土防渗衬面和塑料薄膜防渗衬面等。塘的进出口进出口的形式对稳定塘的处理效果有较大影响。设计时应注意配水、集水均匀，避免短流、沟流及混合死区。主要措施为采用多点进水和出水；进口、出口之间的直线距离尽可能大；进口、出口的方向避开当地主导风向。

稳定塘塘体设计要点

城市垃圾及污泥处理生态工程

随着城市的高速发展，人口的增多，城市垃圾产量增加和成分的迅速变化使得垃圾处理难度增加，给城市发展和管理带来了困难，严重威胁着城市居民的生存和健康。

目前，国内外垃圾污泥的处理与处置方式大致有：土地利用、填埋、焚烧、投海四种，后三种方法因环境压力和经济压力增大已逐渐减少或禁止，土地利用方式越来越受到重视。但垃圾污泥中含有有害成分，如果处理使用不当，可能对生态环境和人畜健康带来危害，因此在土地利用之前必须对污泥进行稳定化、无害化和减量化等处理。污泥产量美国目前所积累的干污泥的总量已达到1000万吨欧洲各国总量达660万吨日本为240万吨至2005年法国每年产干污泥达1200万吨目前我国每年排放干污泥约为550～600万吨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体废物，它具有以下几个主要特征：（1）含水率高，一般达到70％以上；（2）微生物、病原体含量高；（3）恶臭，同时向大气排放温室气体污染环境；（4）超细粉末，在热干燥处理过程中存在较大的危险；（5）含有重金属和有机污染物。

污泥主要组分及其元素在其中的分布(干物质计)

城市污泥中的重金属的迁移转化及其生态效应城市污泥农业利用填埋焚烧填海——污染？——污染？——污染？植物人动物城市污泥中的重金属的迁移转化及其生态效应城市污泥农业利用填埋焚烧填海土壤污染水体污染大气污染植物人动物污泥农用情况荷兰，占55%

其次是丹麦、法国和英国，占45%

美国占25%

我国对污泥农用资源化的理论研究与实践均相差甚远

影响污泥农用的最主要限制因素

Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr、Hg、Cd、Mo等重金属存在

农业上利用注意：（1）处理病原体

消化处理、堆肥，在70度下进行30分钟低温杀菌；添加石灰，将pH值调至12.4以上；用氯将污泥进行稳定化处理和杀菌（2）为减少重金属污染，应严格控制排放；（3）作为肥料，有3种方法：直接使用、干燥污泥及制成复合肥料

利用特定的动物、植物和微生物吸收、降解重金属。

（1）动物：蚯蚓和某些鼠类（2）微生物：细菌产生的特殊酶能还原重金属,且对Cd、Co、Ni、Mn、Zn、Pb和Cu等有亲合力。（3）植物：植物修复(Phytoremediatio）超量累积植物（Hyperaccumulator）生物处理措施

重金属污染是土壤污染的重要构成，土壤的重金属污染具有隐蔽性或潜伏性、不可逆性和长期性，造成的后果很严重，影响对象广泛，影响区域广、危害人口多！严重地威胁着农产品的安全和人体的健康！重金属污染土壤生态工程

直接结果：重金属制约植物（尤其是农作物）的生长，造成严重减产

间接结果：重金属通过食物链进入人体，危害人体的健康全国每年仅因重金属污染而减产粮食1000多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元。珠江三角洲农田的重金属污染严重土壤污染导致部分地区20％-30％的蔬菜出现重金属超标珠三角地区20%的农田灌溉水源都受到了汞污染治理土壤重金属污染的途径改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；从土壤中去除重金属重金属污染土壤生态工程治理土壤重金属污染的途径改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；从土壤中去除重金属重金属污染土壤生态工程重金属污染土壤生态工程即根据农业生态系统中生物共生原理、物质循环再生原理和生物环境适应原理，将物理、化学、生物等多种技术组装，运用生态工程的方法改良利用污染土壤，减少重金属在土壤中的量或减轻其毒性，从而使土壤逐步净化，切断有害物质进入人体或家畜的食物链，使整体生态系统既达到维持最大生产率又维护环境的洁净。重金属污染土壤生态工程利用生物降低土壤中重金属的毒性微生物虽然不能降解重金属，但是可以降低其毒性，并可将其累积在菌体内使之固定。①汞的去甲基化及还原例如：蓝绿色假单胞菌、变形杆菌可使汞离子转化成元素汞，经10小时后挥发掉的汞可达75%。假单胞菌K62能使无机汞和有机汞形成元素汞。

重金属污染土壤生态工程

②累积及固定重金属在微生物累积重金属方面，已阐明同细胞内金属硫蛋白(Metalothioneins)简称MT有关，MT是一种低分子量的细胞质蛋白，同Hg,Zn、Cd、Cu、Ag等重金属有强烈的亲和性，结果使重金属富集并抑制其毒性。利用植物治理或去除土壤中的重金属就是筛选和培育特种植物，特别是对重金属具有超常规吸收和富集能力的植物，种植在污染的土壤上，让植物把土壤中的污染物吸收起来，再将收获植物中的重金属元素加以回收利用。重金属污染土壤生态工程典型重金属超积累植物

典型的超积累植物种元素超积累植物元植物种名地上部分素含量要求元素含量Ｃｄ

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