人工濕地（CW—Constructed Wetland)污水處理技術(shù)是70年代末發(fā)展起來(lái)的一種污水處理新技術(shù)。它具有處理效果好、氮磷去除能力強，運轉維護管理方便、工程基建和運轉費用低以及對負荷變化適應能力強等特點(diǎn)，比較適合于技術(shù)管理水平不很高，規模較小的城鎮或鄉村的污水處理。
人工濕地的凈化機理：人工濕地對廢水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物的三種作用。濕地系統成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長(cháng)而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時(shí)，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留，有機污染物則通過(guò)生物膜的吸收、同化及異化作用而被除去。濕地系統中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周?chē)沫h(huán)境中依次出現好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮磷不僅能通過(guò)植物和微生物作為營(yíng)養吸收，而且還可以通過(guò)硝化、反硝化作用將其除去，最后濕地系統更換填料或收割栽種植物將污染物最終除去。
濕地處理系統的設計
1.選址考察地質(zhì)、地貌、水文、自然資源、人文資源、有關(guān)法律及公眾意見(jiàn)。應因地制宜，盡量選擇有一定自然坡度的洼地或經(jīng)濟價(jià)值不高的荒地，一方面減少土石方工程、利于排水、降低投資，另一方面防止對周?chē)h(huán)境產(chǎn)生影響。
2.確定系統組合形式根據場(chǎng)地特征、處理要求和所處理污水的性質(zhì)來(lái)確定。單一式、并聯(lián)式、串聯(lián)式、綜合式。
3.確定水力負荷 根據文獻或經(jīng)驗而定。
4.選擇植物根據濕地植物的耐污性能、生長(cháng)能力、根系的發(fā)達程度以及經(jīng)濟價(jià)值和美觀(guān)等因素來(lái)確定。一般有蘆葦、席草、大米草、水葫蘆、水花生等，最為常用的是蘆葦，插植密度為1~3株/m2。
5.計算表面積 As=Q/a：As—表面積；Q—進(jìn)水流量；a—水力負荷。
6.確定長(cháng)寬比
（1）表面流濕地：長(cháng)寬比10：1或更大，根據地形來(lái)考慮，底坡降0%~1%。
（2）潛流濕地：根據達西定律Q=Ks*A*S
S—水力坡度；A—濕地床橫截面積；Ks—潛流滲透系數�；蚨騽偣紸s=5.2Q[LN（So-Se）]，So—進(jìn)水BOD濃度；Se—出水BOD濃度；As—濕地床表面積。
7.結構設計
（1）進(jìn)出水系統的布置：濕地床的進(jìn)水系統應保證配水的均勻性，一般采用多孔管和三角堰等配水裝置。進(jìn)水管應比濕地床高出0.5m。濕地的出水系統一般根據對床中水位調節的要求，出水區的末端的礫石填料層的底部設置穿孔集水管，并設置旋轉彎頭和控制閥門(mén)以調節床內的水位。
（2）填料的使用：濕地床由三層組成表層土層、中層礫石、下層小豆石。表層土鈣含量在2~2.5kg/100kg為好；礫石層粒徑在5~50mm，鋪設厚度0.4~0.7m。
（3）潛流式濕地床的水位控制：當接納最大設計流量時(shí)，進(jìn)水端不能出現雍水現象；當接納最小流量時(shí)，出水端不能出現填料床面的淹沒(méi)現象；有利于植物生長(cháng)，床中水面浸沒(méi)植物根系的深度應盡可能均勻。
8.編制施工計劃
9.修改設計根據出現的問(wèn)題對設計進(jìn)行相應的修改。
10.施工
11.試運行
12.竣工交付使用
下面簡(jiǎn)要介紹一下比較常見(jiàn)的幾種生物膜污水處理工藝
1、顆粒型生物膜反應器
1.1上流式污泥床(USB)
上流式污泥床(USB)是20世紀70年代末由荷蘭Lettinga開(kāi)發(fā)的又一項新的顆粒型生物膜反應器，主要用于厭氧生物處理系統中，即UASB。它主要由配水系統、污泥床、三相分離器等組成。反應過(guò)程中產(chǎn)生的氣體將污泥和污水進(jìn)行充分混合，三相分離器將顆粒污泥、氣體和污水進(jìn)行分離，污泥保留在反應器中，氣體和處理后的出水排出反應器，其結構示意見(jiàn)圖1。
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1.2污泥膨脹床(EGSB)
2O世紀8O年代后，又出現了新的顆粒污泥反應器，其中以污泥膨脹床(EGSB)和內循環(huán)反應器(Ic)最具有代表性。EGSB與USB的結構類(lèi)似，但其高徑比更大，上升流速更快，顆粒污泥處于膨脹狀態(tài)。
1.3氣提生物膜反應器(BAS)
以上兩種是在以前污水處理中應用較多的兩種類(lèi)型，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步與提高，在2O世紀8O年代末，一種新型的顆粒型生物膜反應器被開(kāi)發(fā)并應用于工業(yè)。它與以往的顆粒型生物膜反應器不同的是，混合方式是由外部引入的氣體將污泥和污水進(jìn)行混合，是完全混合的方式，被稱(chēng)為氣提生物膜反應器(BAS)。它主要由上升區、下降區和污泥沉降區組成，根據氣源的不同，可分為好氧型氣提床和厭氧型氣提床。其中好氧型的氣源為空氣，厭氧型的氣源一般為惰性氣體或循環(huán)利用的空氣。由于它既可用于好氧處理系統，又可用于厭氧處理系統，因此應用領(lǐng)域非常廣泛。
2、水力自旋傳質(zhì)填料生物膜反應器
2.1 常規填料的主要缺陷：
填料是生物反應器的關(guān)鍵部位，但目前應用中的填料所起的作用卻較為單一，只是作為生物的載體，提供反應場(chǎng)所，并為生物反應器提供較高的微生物量，卻不能為生物反應創(chuàng )造良好的傳質(zhì)擴散條件。由于結構形式不合理，現有的生物反應填料為混合液提供的流道無(wú)規律可循，對生物反應過(guò)程中流體的流態(tài)控制不符合多相流體力學(xué)的物系傳質(zhì)機理，使得多相物系之間，即生物細胞與有機底物之間的傳質(zhì)擴散效率不高，從而導致生物底物利用率低、生物反應時(shí)間長(cháng)、能耗大、效率低等現象的出現。
SCMT(self-circle-mass-transfer)型自旋傳質(zhì)生物載體填料便是針對上述情況開(kāi)發(fā)出一種在形狀、結構等方面能夠創(chuàng )造和滿(mǎn)足反應器內理想傳質(zhì)條件的填料。
2.2 SCMT的特點(diǎn)及優(yōu)勢：
(1)SCMT型自旋傳質(zhì)填料與常規聚丙烯階梯環(huán)填料相比，具有相近的技術(shù)參數，但卻能夠在保持出水水質(zhì)的前提下，有效地減少反應時(shí)間和降低能耗，通過(guò)對對比試驗數據的分析認為，其原因在于SCMT型自旋傳質(zhì)填料能夠在反應器內創(chuàng )造更為理想的傳質(zhì)條件，提高傳質(zhì)速率，從而減少反應時(shí)間，并降低能耗。
(2)SCMT型自旋傳質(zhì)填料在氣流作用下的無(wú)規則旋轉，提高了整個(gè)反應器內的水流、氣流的紊流程度。SCMT型自旋傳質(zhì)填料可將水中的氣泡剪切成更加微小的氣泡，增大了傳質(zhì)接觸表面，使物相接觸表面不斷更新，并減小傳質(zhì)接觸表面的氣膜、液膜厚度，從而提高了傳質(zhì)速度。
(3)使用SCMT型自旋傳質(zhì)填料生物反應器處理城市污水，可以在停留時(shí)間為1h，氣水比為4：1的情況下，出水水質(zhì)達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準(GB18918-2002)》中規定的二級標準。
3、活性污泥一生物膜一體化反應器：
活性污泥一生物膜復合一體化反應器的設計是基于傳統的A／O工藝。反應器為同心圓結構，由內到外依次分為厭氧區、曝氣區和沉淀區，其結構及水力運作形式如圖3所示。
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該反應器的主要特點(diǎn)是：
(1)反應區和沉淀區在立體空間上的巧妙結合實(shí)現了結構的一體化。結構一體化是針對傳統污水處理方法通常是由多個(gè)單元操作組成的復雜工藝程的弊端而提出和發(fā)展起來(lái)的。傳統的污水處理工藝各處理單元分設，必然增加基建投資、污水污泥回流管路設備投資以及占地面積，而結構一體化裝置具有工藝簡(jiǎn)捷、結構緊湊、占地少、管理簡(jiǎn)便、投資省等優(yōu)點(diǎn)。
(2)反應器厭氧區采用活性污泥法，曝氣區內安裝填料，將活性污泥工藝和生物膜工藝有機地融合在同一反應器內來(lái)穩定和強化處理效果，實(shí)現了兩種常規生物處理工藝的一體化。厭氧區采用活性污泥法，便于對泥齡進(jìn)行控制，有利于除磷菌的生長(cháng)繁殖。
(3)混合液回流和污泥回流合并為一個(gè)系統，節省了一套回流設施，可降低基建投資和運行費用，同時(shí)參與回流的污泥均經(jīng)歷了完整的厭氧、好氧過(guò)程，具有一種"群體效應"，有利于生物除磷。
4、無(wú)泡曝氣膜生物反應器
4.1工藝原理：
無(wú)泡曝氣生物反應器(Membrane Aeration Bioiflm Reactor)，簡(jiǎn)稱(chēng)為MABR，由中空纖維膜填料部分和水流部分組成。生物膜所需要的氧氣是通過(guò)纖維束填料供給的，中空纖維膜不僅起著(zhù)供氧作用，同時(shí)又是固著(zhù)生物膜的載體。圖 4為無(wú)泡曝氣膜生物反應器處理污水原理圖。即，純氧或空氣通過(guò)中空纖維膜的微孔為生物膜進(jìn)行無(wú)泡曝氣．在中空纖維膜的外側形成的生物膜與污水充分接觸．污水中所含的有機物被生物膜吸附和氧化分解．從而使污水得到凈化。
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4.2無(wú)泡曝氣的特點(diǎn):
與常規曝氣相比，采用中空纖維膜進(jìn)行無(wú)泡曝氣具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①由于曝氣不產(chǎn)生氣泡，氧直接以分子狀態(tài)擴散進(jìn)入生物膜，幾乎百分之百地被吸收，傳質(zhì)效率可高達100％，因此溶解氧不再是限制微生物生長(cháng)的決定因素。
②由于生物膜生長(cháng)在中空纖維膜的外表面，所以在供氧過(guò)程中，生物膜不會(huì )受到氣體摩擦，不易脫落。
