一、環境污染概述

生物圈：生活物質及其生命活動的產物所集中的圈層，其范圍從海平面以下12Km的深度到海平面以上約10Km的高度。

生態環境污染：生物圈中人類賴以生存的水、空氣、土壤等資源的物理、化學和生物學特性發生了改變，直接或間接地危及到人類的生存和發展。

環境污染的哲學理解：‘資源的一種不適當的分配形式’第九章污染生態工程生態環境惡化特征——人類潛能與環境阻力之間的矛盾日益嚴重；自然生態環境的日益縮小與人工生態環境的不斷擴大；生態環境的惡化帶有機械破壞和化學污染兩癥并發的特征。污染的主要影響因素分析1、人口激增是環境惡化的重要原因

例如：幾乎所有的殺蟲劑都是二戰以后研制成功。2、重視經濟增長甚于重視環境保護

未成功樹立“環境本身也是一種有價資源”的觀念。環境的基本功能：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、生產性功能——為人類經濟活動提供一定的容納、分解、凈化廢物的空間的功能。生態環境的價值屬性生態環境的固有價值生態環境的經濟價值生態環境的社會價值（人與自然方面&人與人方面）

二、環境污染現狀大氣層的污染淡水生態系統的污染海洋生態環境的污染土壤生態系統的污染大氣層的污染大氣中的污染物或由它轉化成的二次污染物的濃度達到了有害程度的現象稱為大氣污染。由于人為或自然因素導致大氣中的某些組分含量發生改變，從而引起了大氣污染。

火山噴發引起的大氣污染

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系統的污染

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、工農業用水激增，世界的淡水用量一直在穩步增長。在過去的三個世紀內，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，使得淡水資源已經成為一種限制性的資源。土壤生態系統的污染隨著工農業的發展，土壤作農業生產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。當前我國受污染農田面積已多達2000萬hm2，約占耕地面積的1／5，如不及時采取有效的管理和防治措施，受污染農田面積勢必將進一步擴大。土壤污染物主要包括：有機污染物，如農藥、除草劑等，無機污染物，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，如腸細菌、結核桿菌等。

三、污染物在環境中的遷移轉化

一般規律：由不穩定轉向穩定，或由穩定轉向不穩定。物理遷移轉化規律化學遷移轉化規律生物遷移轉化規律稀釋沉淀

中和

氧化還原光化學反應

生物降解

生物轉化

積累、濃縮和放大

四、環境生態工程

總則——利用生態系統自凈能力消除污染人工濕地污水處理生態工程氧化塘污水處理生態工程污水土地處理生態工程城市垃圾及污泥處理生態工程重金屬污染土壤治理生態工程城市林網綠地生態工程人工濕地污水處理生態工程人工濕地系統（Constuctedwetland），是指以工程方式構筑池深小于1.5ｍ左右的池塘或溝渠并種植水生植物后，導入污水進行凈化處理的技術。根據美國環境保護署出版的《人工濕地處理城市廢水手冊》所述，人工濕地系統已有40

余年的應用歷史。只要設計及操作得當，人工濕地系統是可靠、有效的自然凈化處理系統，處理水質可達二級至三級處理的水質標準。1.人工濕地系統的概念2.人工濕地凈化廢水的機理人工濕地是由基質、水體、植物、動物和微生物組成的生態系統。生活在土壤中的微生物（細菌和真菌）在有機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，但遠離根部的環境處于厭氧，形成處理環境的變化帶，這就加強了人工濕地去除復雜污染物及難處理污染物的能力。大部分有機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，例如有機物、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。懸浮物主要通過過濾、沉淀、濕地介質表面的吸附及微生物生長等作用從水中去除。濕地對懸浮物的去除非常有效，懸浮固體出水值一般低于10mg/L。為防止在進水口附近發生堵塞，進水前必須設置預處理以降低總固體濃度，一般設置沉淀池即可。有機物的去除污水中的有機物包括包括顆粒性有機物和溶解性有機物。前者通過沉淀和過濾可迅速去除，而后者則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程被分解而去除。微生物降解有機物又分為好氧降解和厭氧降解。好氧降解主要由好氧異養菌控制：CH2O+O2=CO2+H2O厭氧降解由兼性厭氧菌和專性厭氧菌控制，該過程分兩步進行。第一步主要產物為脂肪酸，如乙酸、乳酸、乙醇、CO2和H2。C6H12O6+2H2O=2CH3COOH+4H2+2CO2C6H12O6=2CH3CHOHCOOHC6H12O6=2CO2+2CH3CH2OH硫酸鹽還原菌和產甲烷菌利用上述脂肪酸進行代謝活動。CH3COOH+H2SO4=2CO2+2H2O+H2SCH3COOH+4H2=2H2O+2CH4CO2+4H2=CH4+2H2OBOD的去除包括幾個生物化學過程：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機氮和有機氮。無機氮包括氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽。有機氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。研究表明，人工濕地處理系統對氮的去除作用包括基質的吸附、過濾、沉淀、揮發、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。人工濕地系統中對P的去除主要通過下面三個方面：微生物正常的同化或植物的吸收作用；聚磷菌的過量攝P作用；基質的物理化合作用。其中最主要的是基質對P的吸附作用及其納P容量，其吸附作用與基質中Fe，Al和Ca等金屬離子有關，而植物吸收對P的去除效率影響不大。重金屬去除人工濕地對重金屬也有很強的去除能力。金屬離子去除機理主要有：植物的吸收和富集作用、土壤膠體顆粒的吸附、懸浮顆粒的過濾和沉淀，人工濕地對污水中重金屬去除是通過植物、微生物、土壤基質等組成成分共同起作用的。3.人工濕地的組成絕大多數人工濕地由五部分構成：①基質，具有透水性，如土壤、砂、礫石；②水體（在基質表面上或下流動的水）；③植物，適于在飽和水和厭氧基質中生長，如蘆葦；④無脊椎或脊椎動物；⑤好氧或厭氧微生物種群。濕地系統正是在這種有一定長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或在床體表面流動，并在床體表面種植具有性能好、成活率高、抗水性強、生長周期長、美觀及具有經濟價值的水生植物（如蘆葦、蒲草等），從而形成一個獨特的動植物生態系統。

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程中,植物的作用可以歸納為3個重要的方面:①回收利用污水中可利用態的營養物質,吸附、富集重金屬和一些有毒有害物質;②為根區好氧微生物輸送氧氣;③增強和維持介質的水力傳輸。一般來說,選擇濕地植物要注意幾個原則：①凈化能力，耐污能力和抗寒、抗熱能力強，對不同的污染物采用相應的植物種類；②選擇在本地適應性好的植物，最好是本地植物；③根系發達、生物量大；④抗病蟲害能力強；⑤最好有廣泛用途或經濟價值；⑥易管理，綜合利用價值高。不同的植物類型對不同的污染物質具有一定的針對性。對氮磷去除效果較好的濕地植物，如茭白、蘆葦、水燭、燈心草。對重金屬有較好的去除作用的植物是：寬葉香蒲，且對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。它們把有機質作為豐富能源，將其轉化為營養物質和能量。人工濕地在處理污水之前，各類微生物的數量與自然濕地基本相同。但隨著污水不斷進入人工濕地系統，某些微生物的數量將逐漸增加，并在一定時間內達到最大值而趨于穩定。人工濕地系統中的微生物主要去除污水中的有機質和N，某些難降解的有機物質和有毒物質需要運用微生物的誘發變異特性，培育馴化適宜吸收和消化這些有機物質和有毒物質的優勢細菌，進行降解。人工濕地中微生物的活動是濕地凈化污水的最主要因素。現有研究已經發現在BOD5、COD以及氮等降解的過程中微生物都發揮了重要作用。人工濕地中的優勢菌種有假單胞桿菌屬Pseudomonas、產堿桿菌屬Alcaligens和黃桿菌屬Flavobacterium，均為生長快速的微生物，其體內含有降解質粒，是分解有機物的主體微生物種群。此外，對于有些難降解的有機物和有毒物須運用微生物誘導變異特性，培育馴化適宜吸收和消化這些物質的優勢種，進行降解。同時，研究發現濕地中的微生物數目和種類與污水凈化效果也有一定的關系。其數量越多則去除率越高。其中污水中BOD5的去除率與濕地細菌總數顯著相關，氨氮的去除率與硝化細菌和反硝化細菌的數量密切相關，污水中總大腸桿菌的去除率與濕地原生動物和放線菌數量也存在顯著相關性。這也從一個方面說明濕地微生物在污染物降解中起到了重要作用?；|基質,又稱填料,是人為設計的由不同大小的礫、沙、土顆粒等按一定厚度鋪成的供植物生長、微生物附著的床體。基質是污水處理的主要場所,也是微生物的主要載體，同時又可以為水生植物提供支持載體和生長所需的營養物質，當這些營養物質通過污水流經人工濕地時,基質通過一些物理、化學途徑(如吸附、吸收、過濾、沉淀、絡合反應和離子交換等)來去除污水中的SS、N、P等營養物質。自由表面流系統多以土壤為基質,潛流與垂直流系統則根據不同的特征污染物選擇不同的基質,并須考慮便宜、易于取材等因素。動物動物是作為人工濕地生態系統中必不可少的一部分,其在食物鏈與營養級的生態平衡中起到重要作用,進而對人工濕地污水處理系統的穩定性作出了重要貢獻。目前,關于人工濕地中動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。蚯蚓和沙蠶(Nereisdiversicolor)對重金屬有富集作用,可以推測這些動物對污水中的重金屬去除也能起一些作用。自由水面系統（FWS），又稱表面流濕地；潛流系統（SFS），又稱潛流濕地。

潛流濕地又分為水平流潛流系統（HFS）和垂直流潛流系統（VFS）根據水的流動狀態，將人工濕地系統分為如下類型：4.人工濕地系統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、風車草、茭白筍及開卡蘆等）、沉水植物（如水蘊草、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，具開放水面區、水生植物密植區、浮島等環境，可吸引野外的動植物，具棲息地重現的功能。

（1）表面流濕地（FWS）FWS濕地依濕地表面形態不同分為：此形式的人工濕地是在池深0.6-1ｍ、底部坡度0.5％～1％的溝渠或水池鋪設礫石或土壤后密植挺水植物，再導入污水并控制水面高度，使水面不曝露于空氣，即污水僅在介質中流動，沒有開放水面區。主要處理機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（HFS）：污水從進口經由砂石等系統介質，以近水平流方式在系統表面以下流向出口。此過程中，污染物得到降解。介質通常選用水力傳導性良好的材料。氧主要通過植物根系釋放。在歐洲主要應用蘆葦，因此又稱蘆葦床處理系統。香蒲也是常用的濕地植物。②垂直流潛流系統（VFS）：該系統通常在整個表面設置配水系統，并周期性進水。系統下部排水，水流處于系統表面以下。目的是系統可以排空水，以最大程度地進行氧補給。幾種不同濕地系統比較人工濕地污水處理系統由預處理單元和人工濕地單元組成。通過合理設計可將BOD5、SS、營養鹽、原生動物、金屬離子和其他物質處理達到二級和高級處理水平。預處理主要去除粗顆粒和降低有機負荷。構筑物包括雙層沉淀池、化糞池、穩定塘或初沉池。人工濕地中的流態采用推流式、回流式、階梯進水或綜合式。5.人工濕地系統的工藝流程推流式回流式階梯式進水綜合式6.人工濕地系統的區塊配置方案一般說來，系統主要由3部分組成：(1)收集和預處理設施。由污水集水管網、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和污水集水池。(2)配水和集水設施。由配水井、配水槽、配水管網、布水管、集水管和集水池組成。(3)濕地床。根據出水水質要求，可設計一級或多級濕地床，污水經串聯或并聯的濕地床多次凈化。7.人工濕地系統的配套設施人工濕地污水處理技術還處于開發階段、尤其在我國還沒有比較成熟的設計參數，其工藝設計也還處于試驗階段。人工濕地系統的設計受很多因素的影響，主要是水力負荷、有機負荷、濕地床的構造形式、工藝流程及其布置方式、進水系統和出水系統的類型和濕地所種栽植物的種類等。由于不同國家及不同地區的氣候條件、植被類型以及地理情況各有差異。因而大多根據各自的情況，經小試或中試取得有關數據后進行人工濕地的設計。8.人工濕地系統的設計案例1：

成都府南河活水公園

成都市花了五年多時間，投入了25億人民幣，拆除600多處排污管道，整條河道都進行了清淤，重新修整了42公里的河岸。然而，河道治理工程完成后，府南河水仍沒有變得清澈起來。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菌、重金屬后再回到河中。國際上曾獲“國際水岸獎最高獎”和“環境地域設計獎”。成都活水園——城市水凈化生態工程的典范公園形狀是一“魚”形，象征活力和健康，也成了該設計的亮點之一。生態凈水第一步：噴水池這個噴泉池容積為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，或成較低分子有機物隨水流出，進入下一道凈化程序。生態凈水第二步：蓮花石溪這一方面極富動感和觀賞價值，同時使水在回旋、震蕩中充分地曝氣充氧，增強水中的含氧量。經過初步沉淀的水，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原理，利用落差產生的沖力，使水在一個個石花瓣中活潑歡跳。生態凈水第三步：

水從蓮花石溪流向微生物池水通過水流雕塑后，進入微生物池，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。生態凈水第四步：

植物池——人工濕地生態系統它是“活水公園”水處理工程的核心部分，由6個植物塘、12個植物床組成，其中養殖的植物達數十種，還有多種魚類、昆蟲和兩棲動物。生態凈水第五步：

經植物池凈化后的水進入魚塘

魚塘出來的水進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，總庫容2640萬m3，水面面積4.5km2,水深6.5m左右。這座蓄水池平時為茨城縣等六縣市64萬人口供水，日供水量21.6萬m3。蓄水池周圍是渡良瀨川的滯洪區，汛期時洪水由溢流堤流入蓄水池，此時蓄水池用于調洪，提供調洪庫容1000萬m3。由于近年來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霉臭等水質問題。為保護蓄水池的水質，自1993年起在蓄水池一側滯洪洼地上建人工濕地，這是一座設有人工設施的蘆葦蕩。將蓄水池的水引到蘆葦蕩，通過吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮游植物，達到對水體進行自然凈化的目的。這種凈化過程循環進行，確保蓄水池水質潔凈。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—調節渠8—取水泵站9—進水渠10—荻草蕩11—蘆葦蕩凈化設施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），形成了一體的生態空間。渡良瀨人工濕地已經成為日本最大的蘆葦蕩，也成為對居民、兒童進行環保及愛水教育的場所，組織學生進行自然觀察。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浮島，種植蘆葦等植物，其根系附著微生物，可提供充足氧氣，并通過遷移、轉化水中的氮、磷等物質，降解水中有機質。浮島還設置為魚類產卵用的產卵床，也為小魚設有棲身地，水中的浮游植物成了魚餌。人工生態浮島保證了蓄水池水質的潔凈。

植

物

昆

蟲

鳥

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

污水土地處理生態工程

污水土地處理是在人工調控下利用土壤-微生物-植物組成的生態系統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，水中營養物質和水分也得以循環利用。土地處理系統是由污水預處理設施，污水調節和儲存設施，污水的輸送、布水及控制系統，土地凈化田，凈化出水的收集和利用系統等五部分組成。污水土地處理生態工程

污水土地處理系統的凈化機理十分復雜，它包含了物理過濾、物理吸附、物理沉積、物理化學吸附、化學反應和化學沉淀、微生物對有機物的降解等過程。因此，污水在土地處理系統中的凈化是一個綜合凈化過程。土地處理系統的凈化機理

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型微生物，它們能對被過濾、截留在土壤顆?？障堕g的懸浮有機物和溶解有機物進行生物降解，并合成微生物新細胞。當污水處理的BOD負荷超過讓土壤微生物分解BOD的生物氧化能力時，會引起厭氧狀態或土壤堵塞。BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質的去除病原體的去除重金屬的去除土地處理系統的凈化機理

在土地處理中，磷主要是通過植物吸收，化學反應和沉淀（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磷酸鹽的吸附和沉積），物理化學吸附（離子交換、絡合吸附）等方式被去除。其去除效果受土壤結構、陽離子交換容量、鐵鋁氧化物和植物對磷的吸收等因素的影響。氮主要是通過植物吸收，微生物脫氮（氨化、硝化、反硝化），揮發、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、生長期、對氮的吸收能力以及土地處理系統等工藝因素的影響。BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質的去除病原體的去除重金屬的去除土地處理系統的凈化機理

污水中的懸浮物質是依靠作物和土壤顆粒間的孔隙截留、過濾去除的。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、大小和濃度等都影響對懸浮物的截留過濾效果。若懸浮物的濃度太高、顆粒太大，會引起土壤堵塞。

BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質的去除病原體的去除重金屬的去除土地處理系統的凈化機理

污水經土壤處理后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可達92％～97％。其去除率與選用的土地處理系統工藝有關，其中地表漫流的去除率較低，但若有較長的漫流距離和停留時間，也可以達到較高的去除效率。

BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質的去除病原體的去除重金屬的去除土地處理系統的凈化機理

重金屬主要是通過物理化學吸附、化學反應與沉淀等途徑被去除的。重金屬離子在土壤膠體表面進行陽離子交換而被置換、吸附，并生成難溶性化合物被固定于礦物晶格中；重金屬與某些有機物生成可吸性鰲合物被固定于礦物質晶格中；重金屬離子與土壤的某些組分進行化學反應，生成金屬磷酸鹽和有機重金屬等沉積于土壤中。BOD的去除磷和氮的去除懸浮物質的去除病原體的去除重金屬的去除土地處理系統的凈化機理

慢速滲濾系統適用于滲水性能良好的土壤、砂質土壤及蒸發量小、氣候潤濕的地區。慢速滲濾系統的污水投配負荷一般較低，滲流速度慢，故污水凈化效率高，出水水質優良。慢速滲濾系統有農業型和森林型兩種。其主要控制因素為：灌水率、灌水方式、作物選擇和預處理等。土地處理基本工藝地表漫流系統快速滲濾系統慢速滲濾系統地下滲濾處理系統慢速滲濾處理系統主要由下列幾部分構成：(1)預處理：SR對進水水質要求較高，所以一定要有預處理系統。預處理系統可以采用一級處理，也可采用二級處理。(2)存儲系統：慢速滲濾系統實際運行時，可能出現污水量超過設計水量以及在作物種植、收獲時停止運行的情況，因此需要有存儲系統，起緩沖和調節水量的作用。(3)布水系統：預處理污水通過布水系統進入土地處理田，布水是否均勻關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養吸收量大，耐水性好，有一定的土質、水質變化和鹽分耐受性，以及經濟價值的大小。在慢速滲濾系統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的混合樹種。(5)排水系統：理論上，土地慢速滲濾系統工藝設計是按無處理出水進行的，污水水分主要靠蒸發和滲透來驅動循環。但在實踐上為了除去過多的水分滲透到地下水中去，慢速滲濾系統一般都設有排水系統。排水系統的結構主要有兩種，即排水明溝和排水暗溝。排水明溝投資少，便于管理，但其缺點是占地多，影響耕作。排水暗溝不占地但不便于維修。運行數據：BOD5去除率可達95%以上；COD去除率可達85~90%以上；氮去除率可達80~90%以上；我國沈陽、昆明等地采用較多。

快速滲濾土地處理系統是一種高效、低耗、經濟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、砂質壚坶等。污水灌至快速濾滲田表面后很快下滲進入地下，并最終進入地下水層。灌水與休灌反復循環進行，使濾田表面土壤處于厭氧——好氧交替運行狀態，依靠土壤微生物將被土壤截留的溶解性和懸浮有機物進行分解，使污水得以凈化?？焖贊B濾法的主要目的是補給地下水和廢水再生回用。進入快速滲濾系統的污水應進行適當預處理，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快速滲濾系統慢速滲濾系統地下滲濾處理系統特點：

（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，可達99.9%

地表漫流系統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，流向設在坡腳的集水渠，在流行過程中少量廢水被植物攝取、蒸發和滲入地下。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、作物類型、氣象和地形。土地處理基本工藝地表漫流系統快速滲濾系統慢速滲濾系統地下滲濾處理系統運行數據：BOD去除率達90%左右，總氮去除率達70~80%SS的去除率達90~95%另一特點：可收獲植物，牧草等。

地下污水處理系統是將污水投配到距地面約0.5m深，有良好滲透性的底層中，藉毛管浸潤和土壤滲透作用，使污水向四周擴散，通過過濾、沉淀、吸附和生物降解作用等過程使污水得到凈化。地下滲濾系統適用于無法接入城市排水管網的小水量污水處理。污水進入處理系統前需經化糞池或酸化池預處理。土地處理基本工藝地表漫流系統快速滲濾系統慢速滲濾系統地下滲濾處理系統各類土地處理類型工藝性能不完全相同，各有優缺點，利用兩種不同類型的處理工藝聯合處理可以發揮各自的優點，提高處理效率，常見的組合有以下幾種：(1)篩濾一地表漫流一快速滲濾(2)物化預處理一快速滲濾一慢速滲濾(3)物化預處理一濕地處理一地表漫流污水土地系統的聯合處理土地處理法應用中應注意的幾個問題:（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相近的工業廢水可作灌溉用水。醫藥、生物制品、化學試劑、農藥、石油煉制、焦化和有機化工處理后的廢水不適用作灌溉用水（農田灌溉水質標準GB5084-92）（2）選擇適當的植物類型，一般以樹木、經濟作物為主，如選用農作物，應注意在水質允許的情況下，還要保證農作物不被污染，不減產，而且不要種植蔬菜、果品類植物；（3）做好防滲處理問題，避免污染地下水源；（4）控制進水水質，不能長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（如醫院廢水不能進入系統）防止傳染疾病和對人畜產生危害；氧化塘污水處理生態工程穩定塘（氧化塘）——是經過人工適當的修正的土地，設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。四、污水穩定塘處理系統

一般不人工強化（不是實質性的人工強化）與水體自凈過程相似停留時間較長通過微生物+水生生物的多種生物的綜合作用，使有機物降解，進而凈化污水凈化過程包括——好氧，兼氧，厭氧三種狀態DO來源于光合作用適用各種污水，適用于各種氣候條件可以實現從一級到二級到深度處理技術的全過程，一般相當于二級菌類、藻類魚、水禽等高級動物浮游生物水生動物水生植物生物穩定塘內的生態系統在氧化塘中，有機物是通過兩類微生物的新陳代謝作用去除的。一類是異養微生物,將有機物氧化降解，同時產生能量和合成自己新的細胞；另一類則是藻類，通過光合作用固定二氧化碳，合成新的細胞并釋放出氧。藻類釋放出的氧供好氧和兼性菌氧化有機物,生成二氧化碳和水。而產生的二氧化碳又可滿足藻類光合作用的需要，以此循環相輔相成。一些藻類不僅能通過光合作用，而且也通過異養作用進行新陳代謝。穩定塘的優缺點(1)優點基建投資低舊河道、沼澤地、谷地可利用作為穩定塘，穩定塘系統基建投資低。運行管理簡單經濟穩定塘運行管理簡單，動力消耗低，運行費用較低，約為傳統二級處理廠的1/3～1/5。可進行綜合利用實現污水資源化，如將穩定塘出水用于農業灌溉，充分利用污水的水肥資源；養殖水生動物和植物，組成多級食物鏈的復合生物系統。(2)缺點占地面積大沒有空閑余地時不宜采用。處理效果受氣候影響如季節、氣溫、光照、降雨等自然因素都影響穩定塘的處理效果。設計運行不當時，可能形成二次污染如污染地下水、產生臭氣和滋生蚊蠅等。按塘內的微生物類型、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塘完全儲存塘常見其他穩定塘的分類好氧塘：

深度較淺，陽光能透至塘底，全部塘水內都含有溶解氧，塘內菌藻共生，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）高負荷好氧塘這類塘設置在處理系統的前部，目的是處理污水和產生藻類。特點是塘的水深較淺，水力停留時間較短，有機負荷高。

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

（3）深度處理好氧塘深度處理好氧塘設置在塘處理系統的后部或二級處理系統之后，作為深度處理設施。特點是有機負荷較低，塘的水深較高負荷好氧塘大。BOD5表面負荷率：0.0005kg/m2·d好氧塘種類

好氧塘內的生物種群主要有藻類、菌類、原生動物、后生動物、水蚤等微型動物。

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

原生動物和后生動物的種屬數與個體數，均比活性污泥法和生物膜法少。

藻類的種類和數量與塘的負荷有關，它可以反映塘的運行狀況和處理效果。好氧塘好氧塘內的生物種群兼性塘：兼性塘的深度較大，上層是好氧區，藻類的光合作用和大氣復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（過渡區），由兼性微生物起凈化作用；下層塘水無溶解氧，稱厭氧區，沉淀污泥在塘底進行厭氧分解。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備的穩定塘。曝氣塘曝氣塘出水的懸浮固體濃度較高，排放前需進行沉淀，沉淀的方法可以用沉淀池，或在塘中分割出靜水區用于沉淀。若曝氣塘后設置兼性塘，則兼性塘要在進一步處理其出水的同時起沉淀作用。曝氣塘的水力停留時間為3～10d，有效水深2～6m。曝氣塘一般不少于3座，通常按串連方式運行。

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

部分混合曝氣塘不要求保持全部固體呈懸浮狀態，部分固體沉淀并進行厭氧消化。其塘內曝氣機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，有機負荷高，全部塘水均無溶解氧，呈厭氧狀態，由厭氧微生物起凈化作用，凈化速度慢，污水在塘內停留時間長。厭氧塘

厭氧塘的設計通常是用經驗數據，采用有機負荷進行設計的。設計的主要經驗數據如下：⑴有機負荷有機負荷的表示方法有三種：BOD5表面負荷（kgBOD5/hm2·d）、BOD5容積負荷（kgBOD5/m3·d）、VSS容積負荷（kgVSS/m3·d）。我國采用BOD5表面負荷。處理城市污水的建議負荷值為200～600kg/（hm2·d）。對于工業廢水，設計負荷應通過試驗確定。⑵厭氧塘一般為矩形，長寬比為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,儲泥深度大于0.5m，超高為0.6~1.0m。⑶厭氧塘的進水口離塘底0.6~1.0m,出水口離水面的深度應大于0.6m，使塘的配水和出水較均勻，進、出口的個數均應大于兩個。厭氧塘很少用于單獨污水處理，而是作為其他處理設備酸的前處理單元。厭氧塘宜用于處理高濃度有機廢水，也可用于處理城鎮污水。厭氧塘設計和應用項目曝氣好氧兼性厭氧進水BOD5較低中等中等較高DO飽和飽和飽和

過渡

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、無無凈化速度快快

慢停留時間短短

長穩定塘的主要性能穩定塘的凈化機理①細菌——降解有機物起主要作用

兼性異養菌（好氧塘和兼性塘好氧區，及兼性區存在）好氧菌和兼性菌——種屬多產酸菌（兼性異氧菌）分解有機物產生乙酸等和醇類）厭氧菌（厭氧塘和兼性塘污泥區，將有機酸轉化為

CH4+CO2，脫硫弧菌-絕對厭氧菌）硝化菌（絕對好氧菌）②藻類

穩定塘為菌藻共生體系，藻類具有葉綠體，含有葉綠素，能夠通過這些色素進行光合作用，是塘水中DO的主要供應者。白晝吸收CO2，放出O2

夜間內源呼吸，消耗O2，放出CO2

綠藻——最常見的，單細胞或多細胞的綠色藻類藍綠藻（藍藻）——機體構造簡單，藻體為單細胞及絲狀體褐藻③原生動物和后生動物

④水生植物

種植“水生維管束植物”能提高塘對有機物和N、P等無機營養物質的去除效果。

與活性污泥中不一樣，表現在不規則和數量不相等兩方面。原生動物和后生動物不完全作為指示性生物考慮水蚤——枝角類，捕食（細菌和藻類）出現水蚤表明水質清澈，水蚤能吞食粒狀物質，分泌粘液性物質。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，從塘水中吸取營養物質。鳳眼蓮——即水葫蘆，具有較強的耐污性，去污能力強凈化過程：O2通過根、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物和無機物;

水層是好氧，底部是厭氧，可有利于硝化和反硝化;

種植在高負荷的穩定塘里，并可回收作為“青貯飼料”.b、沉水植物——根生長于底泥中，葉、莖全部沉沒水中，僅在開花時，花開在水面上

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

⑤其它水生生物放養水禽，建立良好的生態系統，魚吞食藻類，鴨鵝吞食水草。

細菌藻類水生植物原生動物好氧微生物魚類水禽（鴨、鵝）穩定塘內主要的食物鏈網穩定塘系統的工藝流程穩定塘處理系統的組成穩定塘進水的預處理：為防止穩定塘內污泥淤積，污水進入穩定塘前應先去除水中的懸浮物質。常用設備為格柵、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，塘前可不另設格柵。原污水中的懸浮固體濃度小于100mg/L時，可只設沉砂池，以去除砂質顆粒。原污水中的懸浮固體濃度大于100mg/L時，需考慮設置沉淀池。設計方法與傳統污水二級處理方法相同。預處理系統穩定塘后處理設施

穩定塘的流程組合依當地條件和處理要求不同而異，下圖為幾種典型的流程組合。穩定塘的流程組合塘的位置穩定塘應設在居民區下風向200m以外，以防止塘散發的臭氣影響居民區。此外，塘不應設在距機場2km以內的地方，以防止鳥類（如水鷗）到塘內覓食、聚集，對飛機航行構成危險。防止塘體損害為防止浪的沖刷，塘的襯砌應在設計水位上下各0.5m以上。若需防止雨水沖刷時，塘的襯砌應做到堤頂。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，背陰面的襯砌應注意防凍若筑堤土為黏土時，冬季會因毛細作用吸水而凍脹，因此，在結冰水位以上位置換為非黏性土。塘體防滲穩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用較高，選擇防滲措施時應十分謹慎。防滲方法有素土夯實、瀝青防滲襯面、膨脹土防滲襯面和塑料薄膜防滲襯面等。塘的進出口進出口的形式對穩定塘的處理效果有較大影響。設計時應注意配水、集水均勻，避免短流、溝流及混合死區。主要措施為采用多點進水和出水；進口、出口之間的直線距離盡可能大；進口、出口的方向避開當地主導風向。

穩定塘塘體設計要點

城市垃圾及污泥處理生態工程

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

目前，國內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，后三種方法因環境壓力和經濟壓力增大已逐漸減少或禁止，土地利用方式越來越受到重視。但垃圾污泥中含有有害成分，如果處理使用不當，可能對生態環境和人畜健康帶來危害，因此在土地利用之前必須對污泥進行穩定化、無害化和減量化等處理。污泥產量美國目前所積累的干污泥的總量已達到1000萬噸歐洲各國總量達660萬噸日本為240萬噸至2005年法國每年產干污泥達1200萬噸目前我國每年排放干污泥約為550～600萬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，它具有以下幾個主要特征：（1）含水率高，一般達到70％以上；（2）微生物、病原體含量高；（3）惡臭，同時向大氣排放溫室氣體污染環境；（4）超細粉末，在熱干燥處理過程中存在較大的危險；（5）含有重金屬和有機污染物。

污泥主要組分及其元素在其中的分布(干物質計)

城市污泥中的重金屬的遷移轉化及其生態效應城市污泥農業利用填埋焚燒填?！廴?？——污染？——污染？植物人動物城市污泥中的重金屬的遷移轉化及其生態效應城市污泥農業利用填埋焚燒填海土壤污染水體污染大氣污染植物人動物污泥農用情況荷蘭，占55%

其次是丹麥、法國和英國，占45%

美國占25%

我國對污泥農用資源化的理論研究與實踐均相差甚遠

影響污泥農用的最主要限制因素

Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr、Hg、Cd、Mo等重金屬存在

農業上利用注意：（1）處理病原體

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

利用特定的動物、植物和微生物吸收、降解重金屬。

（1）動物：蚯蚓和某些鼠類（2）微生物：細菌產生的特殊酶能還原重金屬,且對Cd、Co、Ni、Mn、Zn、Pb和Cu等有親合力。（3）植物：植物修復(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成，土壤的重金屬污染具有隱蔽性或潛伏性、不可逆性和長期性，造成的后果很嚴重，影響對象廣泛，影響區域廣、危害人口多！嚴重地威脅著農產品的安全和人體的健康！重金屬污染土壤生態工程

直接結果：重金屬制約植物（尤其是農作物）的生長，造成嚴重減產

間接結果：重金屬通過食物鏈進入人體，危害人體的健康全國每年僅因重金屬污染而減產糧食1000多萬噸，另外被重金屬污染的糧食每年也多達1200萬噸，合計經濟損失至少200億元。珠江三角洲農田的重金屬污染嚴重土壤污染導致部分地區20％-30％的蔬菜出現重金屬超標珠三角地區20%的農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，使其固定，降低其在環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，使其固定，降低其在環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工程重金屬污染土壤生態工程即根據農業生態系統中生物共生原理、物質循環再生原理和生物環境適應原理，將物理、化學、生物等多種技術組裝，運用生態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，切斷有害物質進入人體或家畜的食物鏈，使整體生態系統既達到維持最大生產率又維護環境的潔凈。重金屬污染土壤生態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使之固定。①汞的去甲基化及還原例如：藍綠色假單胞菌、變形桿菌可使汞離子轉化成元素汞，經10小時后揮發掉的汞可達75%。假單胞菌K62能使無機汞和有機汞形成元素汞。

重金屬污染土壤生態工程

②累積及固定重金屬在微生物累積重金屬方面，已闡明同細胞內金屬硫蛋白(Metalothioneins)簡稱MT有關，MT是一種低分子量的細胞質蛋白，同Hg,Zn、Cd、Cu、Ag等重金屬有強烈的親和性，結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，特別是對重金屬具有超常規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，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

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