1 水资源污染与我国人工湿地发展现状 2
1.1 水污染现状 2
1.2 水污染处理技术 3
1.3 人工湿地在中国的应用与发展 4
1.3.1 我国人工湿地的数量 6
1.3.2 人工湿地处理污水的能力 7
1.3.3 中国人工湿地地区分布 8
1.4 我国人工湿地处理废水现状 9
1.4.1 人工湿地工程中基质与植物选用情况 9
1.4.2 城市和农村污水处理性能 10
1.4.3 工业废水的处理性能 10
1.4.4 二级出水的处理性能 14
1.4.5 城市和农村径流的处理性能 14
1.5 我国人工湿地出水达标排放与利用 14
1.6 我国人工湿地发展中存在的问题 15
2 人工湿地技术概念及标准分类 20
2.1 湿地生态系统概念 20
2.2 湿地生态系统功能 21
2.2.1 水文功能 23
2.2.2 净化功能 23
2.2.3 生态功能 23
2.2.4 经济功能 24
2.2.5 社会功能 25
2.3 人工湿地概念及理论发展 25
2.4 人工湿地分类依据 27
2.5 人工湿地系统的分类体系 30
2.6 标准型人工湿地及其变体的分类与命名 32
2.6.1 表面流人工湿地 32
2.6.2 潜流人工湿地系统 35
2.7 强化人工湿地系统分类及命名 38
2.7.1 表面流强化人工湿地 39
2.7.2 出水回流人工湿地 40
2.7.3 曝气人工湿地 42
2.7.4 潮汐运行人工湿地 44
2.7.5 跌水复氧人工湿地 48
2.7.6 流向往复人工湿地 50
2.7.7 蚯蚓人工湿地 50
2.7.8 生物强化人工湿地 51
2.7.9 廊道循环人工湿地 51
2.7.10 塔式复合人工湿地 52
2.7.11 折流人工湿地 52
2.7.12 微生物燃料电池耦合人工湿地 53
2.7.13 电子供体强化型人工湿地 53
2.7.14 电化学耦合潮汐流人工湿地 54
3 有机物的去除机理及影响因素 66
3.1 人工湿地中有机物的来源 66
3.2 人工湿地中有机物的去除机理 67
3.3 有机物非降解去除过程 67
3.3.1 挥发和植物蒸腾作用对难降解有机物的去除 67
3.3.2 植物的吸收作用 68
3.3.3 吸附和沉淀 68
3.4 有机物降解去除过程 69
3.4.1 植物降解 69
3.4.2 微生物降解 69
3.5 人工湿地对有机物去除效果影响因素 70
3.5.1 人工湿地类型 71
3.5.2 人工湿地深度 71
3.5.3 植物 72
3.5.4 环境因素 73
4 氮的去除机理与强化措施 80
4.1 人工湿地的脱氮机理 80
4.1.1 硝化过程 81
4.1.2 反硝化过程 82
4.1.3 植物摄取 83
4.1.4 氨化作用 84
4.1.5 氨氮挥发 84
4.1.6 厌氧氨氧化 84
4.1.7 氧化亚氮释放 84
4.2 人工湿地脱氮影响因素 86
4.2.1 pH 86
4.2.2 溶解氧 87
4.2.3 温度 88
4.2.4 水力停留时间 88
4.2.5 重金属 88
4.2.6 碳源 88
4.2.7 植物多样性 88
4.2.8 昼夜变化规律 89
4.3 人工湿地强化脱氮措施 90
4.3.1 湿地植物的选择 90
4.3.2 湿地基质的选择 90
4.3.3 人工增氧 91
4.3.4 添加碳源 92
4.3.5 出水回流 96
4.3.6 湿地结构改进 97
4.3.7 优化系统组合方式 97
4.3.8 强化特异微生物脱氮 98
5 人工湿地中硫的循环转化规律 112
5.1 引言 112
5.2 人工湿地硫循环的基本形态及过程 112
5.2.1 硫酸盐的还原过程 114
5.2.2 植物生长摄取 118
5.2.3 硫化氢与金属离子络合及氧化 119
5.2.4 硫化物氧化为硫酸盐过程的定量性探讨 119
5.2.5 硫转化中微生物硫歧化过程的探讨 121
5.3 硫循环的影响因素 124
5.4 人工湿地中硫循环与其他元素循环的相互作用及影响 124
5.4.1 硫化物对硝化过程和湿地植物的影响 125
5.4.2 硝酸盐与硫酸盐还原的竞争关系 126
6 磷的去除机理及影响因素 140
6.1 磷的存在形态及影响因素 140
6.2 磷的地球化学循环基本方式与转入途径 141
6.3 人工湿地中磷的转化过程 142
6.4 磷在人工湿地中的去除途径 142
6.4.1 物理作用 143
6.4.2 化学作用 143
6.4.3 生物作用 144
6.5 磷去除的影响因素 146
6.5.1 温度 146
6.5.2 pH 146
6.5.3 氧化还原电位（ORP） 146
6.5.4 其他因素 147
6.6 人工湿地强化脱磷措施 147
6.6.1 湿地基质的选择 147
6.6.2 湿地植物的选择 151
7 重金属的去除机理与强化措施 156
7.1 人工湿地中重金属的积累与分布 156
7.2 去除机理 157
7.2.1 物理学过程 158
7.2.2 化学过程 158
7.2.3 生物学过程 160
7.3 影响因素 161
7.3.1 pH 161
7.3.2 氧化还原电位 161
7.3.3 总有机碳含量 162
7.4 强化措施 162
7.4.1 湿地植物的选择 163
7.4.2 湿地基质的选择 164
8 病原微生物的去除及影响因素 170
8.1 人工湿地中病原微生物的来源 170
8.2 病原微生物人工湿地系统归宿机制 172
8.2.1 自然死亡 173
8.2.2 沉淀和过滤 173
8.2.3 吸附 173
8.2.4 生物捕食 174
8.3 病原微生物去除的影响因素 174
8.3.1 水力条件 174
8.3.2 湿地植物 176
8.3.3 季节变化 177
8.3.4 水质成分 178
8.3.5 光照强度 179
8.3.6 pH 179
8.3.7 水力停留时间 179
8.3.8 基质 181
8.3.9 溶解氧含量 181
8.4 人工湿地对病原微生物的去除效果及强化措施 182
9 人工湿地中温室气体的排放与监测 196
9.1 温室气体的排放 196
9.1.1 二氧化碳的排放 196
9.1.2 甲烷的排放 197
9.1.3 氮氧化物的排放 198
9.2 影响人工湿地问题气体排放的因素 201
9.2.1 人工湿地类型 201
9.2.2 水力作用及植物的影响 201
9.2.3 溶解氧浓度 201
9.2.4 温度 202
9.2.5 pH 203
9.2.6 碳氮比 203
9.2.7 NO3-和NO2-的浓度 204
9.2.8 其他影响因素 204
10 人工湿地数学模型构建与解析 210
10.1 人工湿地模型建模过程 210
10.2 人工湿地模型的组成模块 211
10.2.1 人工湿地水力学模型 211
10.2.2 人工湿地污染物迁移模型 212
10.2.3 人工湿地生物动力学模型 212
10.2.4 人工湿地植物的影响 212
10.2.5 人工湿地堵塞的影响 213
10.2.6 人工湿地曝气的影响 213
10.3 人工湿地模型的数学背景 213
10.3.1 基本原理 213
10.3.2 控制方程 214
10.4 人工湿地概念模型 215
10.4.1 水力学模型 215
10.4.2 N迁移转化模型 215
10.4.3 P迁移转化模型 216
10.5 人工湿地静态模型（非机理性模型） 216
10.5.1 衰减模型 216
10.5.2 一级动力学模型 220
10.5.3 零级动力学模型 222
10.5.4 Monod模型 222
10.6 人工湿地动态模型（机理模型） 224
10.6.1 箱式机理模型 224
10.6.2 CW2D模型与CWM1模型 224
11 工业废水湿地处理面临的挑战 229
11.1 人工湿地的类型和特点 229
11.2 人工湿地处理工业废水面临的挑战 230
11.2.1 高有机负荷 231
11.2.2 盐分 232
11.2.3 堵塞 233
11.2.4 极端pH 233
11.2.5 生物降解性差和色度 233
11.2.6 废水成分和负荷的波动 234
11.3 人工湿地处理工业废水的运行策略 234
11.3.1 预处理 234
11.3.2 pH调节 235
11.3.3 出水回流 235
11.3.4 外加碳源 235
11.3.5 强化曝气 236
11.3.6 植物选择和配置 237
11.3.7 生物强化 237
11.4 规模人工湿地处理工业废水的整体性能 238
11.4.1 葡萄酒酿造厂废水 238
11.4.2 马铃薯加工废水 241
11.4.3 海产品加工废水 241
11.4.4 淀粉废水 242
11.4.5 屠宰场废水 242
11.4.6 酒精废水 243
11.4.7 油田和炼油厂废水 243
11.4.8 酸性矿山废水 243
11.4.9 纸浆工业废水 244
11.4.10 焦化废水 244
12 人工湿地选型与设计 254
12.1 人工湿地系统选型 254
12.1.1 人工湿地水流位置特点 255
12.1.2 选择水流位置的原则 255
12.2 人工湿地选型评价指标 255
12.3 人工湿地的设计原则 256
12.4 人工湿地设计常用概念及计算方法 257
12.4.1 水力停留时间 257
12.4.2 孔隙度 258
12.4.3 系统水量 258
12.4.4 体积 259
12.4.5 平均水流量 259
12.4.6 表面水力负荷 259
12.4.7 表面污染负荷 260
12.5 人工湿地的设计程序 260
12.5.1 区域环境分析场地选择 260
12.5.2 设计水量与其他设计程序 262
12.6 人工湿地工艺设计 263
12.6.1 表面流人工湿地工艺设计 263
12.6.2 潜流人工湿地工艺设计 263
12.6.3 复合人工湿地工艺设计 265
12.6.4 强化人工湿地工艺设计 266
12.7 处理不同类别污水人工湿地的设计实例 266
12.7.1 水源地保护人工湿地的设计 266
12.7.2 处理雨水径流人工湿地的设计 268
12.7.3 净化景观水体水质人工湿地的设计 269
13 人工湿地植物配置与管理 274
13.1 人工湿地植物的作用 274
13.1.1 人工湿地植物的吸收作用 276
13.1.2 人工湿地植物的传输作用 280
13.1.3 水力学作用 284
13.1.4 景观作用 284
13.1.5 作为生物质资源能源化利用原料 285
13.1.6 其他作用 286
13.2 人工湿地植物的筛选原则 287
13.2.1 适应性与抗逆性 287
13.2.2 净化能力 288
13.2.3 景观性 288
13.2.4 多样性与多用途性 289
13.3 人工湿地植物类型与计量方法 289
13.3.1 人工湿地植物类型划分 289
13.3.2 人工湿地植物计量方法 290
13.4 人工湿地植物配置方法 291
13.4.1 根据湿地类型配置植物 291
13.4.2 基于植物特性的湿地植物配置分析 292
13.4.3 根据空间尺度配置植物 293
13.4.4 根据气候差异配置植物 293
13.4.5 人工湿地植物配置其他需注意问题 294
13.5 人工湿地植物配置案例 294
13.5.1 人工湿地处理农村污水与畜禽废水 294
13.5.2 人工湿地处理污染河水 295
13.5.3 人工湿地处理采矿废水 296
13.5.4 人工湿地处理造纸废水 296
13.6 人工湿地植物栽种与日常维护 297
13.6.1 植物的栽种与启动 297
13.6.2 植物系统管理 298
13.6.3 植物的收获与收割 298
13.6.4 植物病虫害防治 299
13.7 人工湿地植物应用研究未来与展望 300
14 人工湿地冬季运行及强化措施 308
14.1 冬季人工湿地运行效果分析 308
14.2 低温对人工湿地植物的影响 310
14.3 低温对人工湿地微生物的影响 311
14.4 人工湿地冬季运行解决措施 311
14.4.1 人工湿地结构选型 311
14.4.2 保温层覆盖 314
14.4.3 进出水方式优化 316
14.4.4 流量控制 316
14.4.5 冬季植物筛选 317
14.4.6 人工曝气强化 317
15 人工湿地堵塞成因及表征 322
15.1 人工湿地堵塞成因 322
15.1.1 物理机制 323
15.1.2 化学机制 323
15.1.3 生物机制 323
15.1.4 温度的影响 324
15.2 表征人工湿地堵塞程度的方法 324
15.2.1 水力传导系数的测量 324
15.2.2 示踪法测试 326
15.2.3 堵塞物性质 326
15.3 人工湿地堵塞的模型表征 328
15.3.1 模型中的影响因素 328
15.3.2 表征人工湿地堵塞的数学模型 329
15.4 人工湿地堵塞问题的解决方案 330
15.4.1 人工湿地设计规划阶段 330
15.4.2 人工湿地运行阶段 331
16 人工湿地系统的建设与运行管理 339
16.1 人工湿地污水处理系统选址 339
16.1.1 湿地处理系统建设的前期准备 339
16.1.2 场地选择与评估 339
16.1.3 现场调查 342
16.2 人工湿地系统的建设 342
16.2.1 人工湿地系统的建设规模 342
16.2.2 人工湿地系统工程项目构成 343
16.2.3 人工湿地土建工程 343
16.2.4 基质填充与植物栽种 347
16.2.5 施工与验收 350
16.3 人工湿地系统启动与运行 351
16.4 人工湿地污水处理系统日常维护管理 352
16.4.1 人工湿地监测与控制 352
16.4.2 人工湿地植物管理 354
16.4.3 人工湿地基质管理 354
16.4.4 人工湿地保温 355
16.4.5 人工湿地动物管理 355
16.5 人工湿地系统经济性分析 356