人工濕地設計
人工濕地（CW—Constructed Wetland)污水處理技術是70年代末發展起來的一種污水處理新技術。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，比較適合于技術管理水平不很高，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而形成生物膜。廢水流經生物膜時，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留，有機污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被除去。濕地系統中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的環境中依次出現好氧、缺氧、厭氧狀態，保證了廢水中的氮磷不僅能通過植物和微生物作為營養吸收，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、地貌、水文、自然資源、人文資源、有關法律及公眾意見。應因地制宜，盡量選擇有一定自然坡度的洼地或經濟價值不高的荒地，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境產生影響。
2.確定系統組合形式根據場地特征、處理要求和所處理污水的性質來確定。單一式、并聯式、串聯式、綜合式。
3.確定水力負荷 根據文獻或經驗而定。
4.選擇植物根據濕地植物的耐污性能、生長能力、根系的發達程度以及經濟價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.計算表面積 As=Q/a：As—表面積；Q—進水流量；a—水力負荷。
6.確定長寬比
（1）表面流濕地：長寬比10：1或更大，根據地形來考慮，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。或厄剛公式As=5.2Q[LN（So-Se）]，So—進水BOD濃度；Se—出水BOD濃度；As—濕地床表面積。
7.結構設計
（1）進出水系統的布置：濕地床的進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，進水端不能出現雍水現象；當接納最小流量時，出水端不能出現填料床面的淹沒現象；有利于植物生長，床中水面浸沒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題對設計進行相應的修改。
10.施工
11.試運行
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開發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。反應過程中產生的氣體將污泥和污水進行充分混合，三相分離器將顆粒污泥、氣體和污水進行分離，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)和內循環反應器(Ic)最具有代表性。EGSB與USB的結構類似，但其高徑比更大，上升流速更快，顆粒污泥處于膨脹狀態。
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型，隨著技術的進步與提高，在2O世紀8O年代末，一種新型的顆粒型生物膜反應器被開發并應用于工業。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行混合，是完全混合的方式，被稱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，因此應用領域非常廣泛。
2、水力自旋傳質填料生物膜反應器
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造良好的傳質擴散條件。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規律可循，對生物反應過程中流體的流態控制不符合多相流體力學的物系傳質機理，使得多相物系之間，即生物細胞與有機底物之間的傳質擴散效率不高，從而導致生物底物利用率低、生物反應時間長、能耗大、效率低等現象的出現。
SCMT(self-circle-mass-transfer)型自旋傳質生物載體填料便是針對上述情況開發出一種在形狀、結構等方面能夠創造和滿足反應器內理想傳質條件的填料。
2.2 SCMT的特點及優勢：
(1)SCMT型自旋傳質填料與常規聚丙烯階梯環填料相比，具有相近的技術參數，但卻能夠在保持出水水質的前提下，有效地減少反應時間和降低能耗，通過對對比試驗數據的分析認為，其原因在于SCMT型自旋傳質填料能夠在反應器內創造更為理想的傳質條件，提高傳質速率，從而減少反應時間，并降低能耗。
(2)SCMT型自旋傳質填料在氣流作用下的無規則旋轉，提高了整個反應器內的水流、氣流的紊流程度。SCMT型自旋傳質填料可將水中的氣泡剪切成更加微小的氣泡，增大了傳質接觸表面，使物相接觸表面不斷更新，并減小傳質接觸表面的氣膜、液膜厚度，從而提高了傳質速度。
(3)使用SCMT型自旋傳質填料生物反應器處理城市污水，可以在停留時間為1h，氣水比為4：1的情況下，出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準(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是：
(1)反應區和沉淀區在立體空間上的巧妙結合實現了結構的一體化。結構一體化是針對傳統污水處理方法通常是由多個單元操作組成的復雜工藝程的弊端而提出和發展起來的。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捷、結構緊湊、占地少、管理簡便、投資省等優點。
(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穩定和強化處理效果，實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，節省了一套回流設施，可降低基建投資和運行費用，同時參與回流的污泥均經歷了完整的厭氧、好氧過程，具有一種"群體效應"，有利于生物除磷。
4、無泡曝氣膜生物反應器
4.1工藝原理：
無泡曝氣生物反應器(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行無泡曝氣．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無泡曝氣的特點:
與常規曝氣相比，采用中空纖維膜進行無泡曝氣具有如下優點：
①由于曝氣不產生氣泡，氧直接以分子狀態擴散進入生物膜，幾乎百分之百地被吸收，傳質效率可高達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。
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