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新技術(shù)。它具有處理效果好、氮磷去除能力強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)管理方便、工程基建和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低以及對負(fù)荷變化適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，比較適合于技術(shù)管理水平不很高，規(guī)模較小的城鎮(zhèn)或鄉(xiāng)村的污水處理。

人工濕地的凈化機(jī)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(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留，有機(jī)污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被除去。濕地系統(tǒng)中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的環(huán)境中依次出現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮磷不僅能通過植物和微生物作為營養(yǎng)吸收，而且還可以通過硝化、反硝化作用將其除去，最后濕地系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計(jì)

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。應(yīng)因地制宜，盡量選擇有一定自然坡度的洼地或經(jīng)濟(jì)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，另一方面防止對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。

2.確定系統(tǒng)組合形式根據(jù)場地特征、處理要求和所處理污水的性質(zhì)來確定。單一式、并聯(lián)式、串聯(lián)式、綜合式。

3.確定水力負(fù)荷 根據(jù)文獻(xiàn)或經(jīng)驗(yàn)而定。

4.選擇植物根據(jù)濕地植物的耐污性能、生長能力、根系的發(fā)達(dá)程度以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值和美觀等因素來確定。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(jì)算表面積 As=Q/a：As—表面積；Q—進(jìn)水流量；a—水力負(fù)荷。

6.確定長寬比
（1）表面流濕地：長寬比10：1或更大，根據(jù)地形來考慮，底坡降0%~1%。
（2）潛流濕地：根據(jù)達(dá)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(shù)。或厄剛公式As=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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）進(jìn)出水系統(tǒng)的布置：濕地床的進(jìn)水系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)比濕地床高出0.5m。濕地的出水系統(tǒng)一般根據(jù)對床中水位調(diào)節(jié)的要求，出水區(qū)的末端的礫石填料層的底部設(shè)置穿孔集水管，并設(shè)置旋轉(zhuǎn)彎頭和控制閥門以調(diào)節(jié)床內(nèi)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(shè)厚度0.4~0.7m。
（3）潛流式濕地床的水位控制：當(dāng)接納最大設(shè)計(jì)流量時，進(jìn)水端不能出現(xiàn)雍水現(xiàn)象；當(dāng)接納最小流量時，出水端不能出現(xiàn)填料床面的淹沒現(xiàn)象；有利于植物生長，床中水面浸沒植物根系的深度應(yīng)盡可能均勻。

8.編制施工計(jì)劃

9.修改設(shè)計(jì)根據(jù)出現(xiàn)的問題對設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的修改。

10.施工

11.試運(yùn)行

12.竣工交付使用

下面簡要介紹一下比較常見的幾種生物膜污水處理工藝
　　
1、顆粒型生物膜反應(yīng)器
　　
1.1上流式污泥床(USB)
上流式污泥床(USB)是20世紀(jì)70年代末由荷蘭Lettinga開發(fā)的又一項(xiàng)新的顆粒型生物膜反應(yīng)器，主要用于厭氧生物處理系統(tǒng)中，即UASB。它主要由配水系統(tǒng)、污泥床、三相分離器等組成。反應(yīng)過程中產(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(yīng)器中，氣體和處理后的出水排出反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)示意見圖1。

1.2污泥膨脹床(EGSB)
2O世紀(jì)8O年代后，又出現(xiàn)了新的顆粒污泥反應(yīng)器，其中以污泥膨脹床(EGSB)和內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(Ic)最具有代表性。EGSB與USB的結(jié)構(gòu)類似，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(yīng)器(BAS)
以上兩種是在以前污水處理中應(yīng)用較多的兩種類型，隨著技術(shù)的進(jìn)步與提高，在2O世紀(jì)8O年代末，一種新型的顆粒型生物膜反應(yīng)器被開發(fā)并應(yīng)用于工業(yè)。它與以往的顆粒型生物膜反應(yīng)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，被稱為氣提生物膜反應(yīng)器(BAS)。它主要由上升區(qū)、下降區(qū)和污泥沉降區(qū)組成，根據(jù)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(tǒng)，又可用于厭氧處理系統(tǒng)，因此應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。
　　
2、水力自旋傳質(zhì)填料生物膜反應(yīng)器
　　
2.1 常規(guī)填料的主要缺陷：
填料是生物反應(yīng)器的關(guān)鍵部位，但目前應(yīng)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(yīng)場所，并為生物反應(yīng)器提供較高的微生物量，卻不能為生物反應(yīng)創(chuàng)造良好的傳質(zhì)擴(kuò)散條件。由于結(jié)構(gòu)形式不合理，現(xiàn)有的生物反應(yīng)填料為混合液提供的流道無規(guī)律可循，對生物反應(yīng)過程中流體的流態(tài)控制不符合多相流體力學(xué)的物系傳質(zhì)機(jī)理，使得多相物系之間，即生物細(xì)胞與有機(jī)底物之間的傳質(zhì)擴(kuò)散效率不高，從而導(dǎo)致生物底物利用率低、生物反應(yīng)時間長、能耗大、效率低等現(xiàn)象的出現(xiàn)。
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發(fā)出一種在形狀、結(jié)構(gòu)等方面能夠創(chuàng)造和滿足反應(yīng)器內(nèi)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(guī)聚丙烯階梯環(huán)填料相比，具有相近的技術(shù)參數(shù)，但卻能夠在保持出水水質(zhì)的前提下，有效地減少反應(yīng)時間和降低能耗，通過對對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析認(rèn)為，其原因在于SCMT型自旋傳質(zhì)填料能夠在反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)時間，并降低能耗。
(2)SCMT型自旋傳質(zhì)填料在氣流作用下的無規(guī)則旋轉(zhuǎn)，提高了整個反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)器處理城市污水，可以在停留時間為1h，氣水比為4：1的情況下，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》中規(guī)定的二級標(biāo)準(zhǔn)。
　　
3、活性污泥一生物膜一體化反應(yīng)器：
　　
活性污泥一生物膜復(fù)合一體化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)是基于傳統(tǒng)的A／O工藝。反應(yīng)器為同心圓結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外依次分為厭氧區(qū)、曝氣區(qū)和沉淀區(qū)，其結(jié)構(gòu)及水力運(yùn)作形式如圖3所示。

　　
該反應(yīng)器的主要特點(diǎn)是：
(1)反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)在立體空間上的巧妙結(jié)合實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的一體化。結(jié)構(gòu)一體化是針對傳統(tǒng)污水處理方法通常是由多個單元操作組成的復(fù)雜工藝程的弊端而提出和發(fā)展起來的。傳統(tǒng)的污水處理工藝各處理單元分設(shè)，必然增加基建投資、污水污泥回流管路設(shè)備投資以及占地面積，而結(jié)構(gòu)一體化裝置具有工藝簡捷、結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、管理簡便、投資省等優(yōu)點(diǎn)。
(2)反應(yīng)器厭氧區(qū)采用活性污泥法，曝氣區(qū)內(nèi)安裝填料，將活性污泥工藝和生物膜工藝有機(jī)地融合在同一反應(yīng)器內(nèi)來穩(wěn)定和強(qiáng)化處理效果，實(shí)現(xiàn)了兩種常規(guī)生物處理工藝的一體化。厭氧區(qū)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繁殖。
(3)混合液回流和污泥回流合并為一個系統(tǒng)，節(jié)省了一套回流設(shè)施，可降低基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，同時參與回流的污泥均經(jīng)歷了完整的厭氧、好氧過程，具有一種"群體效應(yīng)"，有利于生物除磷。
　　
4、無泡曝氣膜生物反應(yīng)器
　　
4.1工藝原理：
無泡曝氣生物反應(yīng)器(Membrane Aeration Bioiflm Reactor)，簡稱為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纖維束填料供給的，中空纖維膜不僅起著供氧作用，同時又是固著生物膜的載體。圖 4為無泡曝氣膜生物反應(yīng)器處理污水原理圖。即，純氧或空氣通過中空纖維膜的微孔為生物膜進(jìn)行無泡曝氣．在中空纖維膜的外側(cè)形成的生物膜與污水充分接觸．污水中所含的有機(jī)物被生物膜吸附和氧化分解．從而使污水得到凈化。

　
4.2無泡曝氣的特點(diǎn):
與常規(guī)曝氣相比，采用中空纖維膜進(jìn)行無泡曝氣具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①由于曝氣不產(chǎn)生氣泡，氧直接以分子狀態(tài)擴(kuò)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(dá)100％，因此溶解氧不再是限制微生物生長的決定因素。
②由于生物膜生長在中空纖維膜的外表面，所以在供氧過程中，生物膜不會受到氣體摩擦，不易脫落。