1.4.4 去除能力的限制
按照一级动力学，污染物的去除速率r［MT-1］为：
r=Q.Cin（1-exp（-kv.t） （8）
r=Q.Cin（1－exp（-kA／q） （9）
由上式可知，去除速率随流量和进水浓度乘积（即进水污染物负荷）的增大而增大，这样在理论上不存在去除速率的界限。只要进水污染物负荷增加，去除速率可以无限增大，湿地似乎具有无限的去除能力，这显然与实际情况不符。
1.4.5 随机事件的影响
一些不可预见的随机事件会对系统产生很大的影响，例如进水流量及浓度的波动、气候、生物活动和其它生态因素。另外降雨和蒸发在湿地中形成了第二水力负荷，这种附加的负荷有很多方面的影响，例如改变了水力停留时间，混合、扩散、短流以及其它流动特性也因此而发生变化。
2、Monod动力学模型
在传统的污水处理设施和附着型生物处理系统中，可以观察到随着进水浓度的增加，反应动力学会从零级变为一级[22].所以假设湿地中的生物过程与其他的生物系统一样，符合Monod动力学 [23]：
dc／dt＝k0.v[c／K＋c）］（10）
dc／dz=-k0.vaε/Q.[c／（K+c）]=［－k0.A／（q.z）］。［c／K+c）］ （11）
式中： k0，v——零级体积速率常数，［ML－3T-1］；
k0，A——零级面积速率常数，［ML-2T-1]
K——半饱和常数，［ML－3］；
Z——湿地床的长度，［L］；
ε——湿地床的孔隙率，［L3L-3］；
a——湿地的横截面面积，［L2]；
Q——流量，［L3T-1].
对于某一湿地床，其k0，v和床体积V一定，其所能承受的微生物的数量也是一 定的，所以其去除速率也存在一个上限值，即k0，v.V.
定义了标准化负荷RL（即进水污染物负荷与可能去除率的比值）和标准化去除率RR（即湿地床污染物去除率与可能去除率的比值）：
RL=ciQ／（k0，v.V）（12）
RR＝（Ci－c0）Q／k0.v.V） （13）
标准化负荷与标准化去除率的关系如图1所示。对于某一固定的进水浓度，开始系统处于一级动力学段，随着流量的增加其去除速率按相应比例增加；直到进入零级动力学段，这时湿地去除速率达到（相对于这一进水浓度），流量再增加，去除速率保持不变，出水浓度会增加。提高进水浓度，可以提高其去除速率，同时与之相对应的去除速率也就越大。当进水浓度相对于K趋近于无穷大时，湿地达到了其性能的极限。如果标准负荷R凡＜1，湿地的去除效率为100％，即出水污染物的浓度为零。随着流量的增大，其去除速率按相应比例增大，与图中斜率为1 的100％去除效率 直线相对应；当标准负荷RL≥ 1，湿地的处理能力达到极限，处于饱和状态，其去除速率等于去除速率同时也是湿地的可能去除速率，标准化去除率为1，对应于图中的去除率直线。
与一级动力学模型相比，Monod动力学模型更 符合微生物处理的实际情况，更为合理，所以更 适用于那些微生物起主导作用的污染物降解过程。
3、今后研究的方向
一级动力学和Monod动力学的设计方程都是由污染物稳态时的质量平衡得到的，都是湿地床的静态宏观模型，两者都没有考虑到传质效率，即都假定物质从液相迁移到生物膜的过程没有阻力。
新的模型应考虑到湿地植被的空间分布，应根据实际的停留时间分布来模拟污染物在湿地中的去除，而不是仅考虑单一的停留时间t.另外人工湿地是一个复杂的生态系统，其对污染物的去除是人工湿地各组成部分共同作用的结果，新的模型应充分考虑到各种因素的影响，因此应对人工湿地污染物去除的机理及其影响因素作深入全面的研究。
目前我国湖泊治理面临的一个难点是面源污染难以控制，农田施用化肥后地表径流将大量富营养化的污水带入湖泊。另外，城镇污水处理的主要渠道——污水处理厂由于截污管网不完善，运转费用高昂等原因，大多时开时停，那些被\“遗忘\”的生活污水于是也汇入河道，流进湖泊。调查显示，湖泊中大约有70％以上的污染物是通过河道进入的。将人工湿地选择建设在河道的入湖口处，就是为了解决这种面源污染的问题。更引人注意的是，相对污水处理厂而言，人工湿地建设和运转费用低廉。每吨污水治理费仅为处理厂的二十分之一，而处理量是其3倍多。建设费用仅为几百万元，远远低于污水处理厂所需。抚仙湖项目的监测数据表明，污水处理后的总氮量、总磷量去除率分别为50％和40％。
甘坑人工湿地系统工程建在龙岗区布吉镇甘坑村排污口，日处理污水量达1.6万吨，它可以处理甘坑村的全部生活污水以及一部分的工业污水。
人工湿地污水处理技术是一项新的污水生态处理技术，它是将污水投放到人工建造的类似于沼泽地的湿地上，通过植物、微生物、土壤的共同作用净化污水。水质决定污水在湿地停留的时间，少的2～3天，多的10～20天。用人工湿地来处理生活污水和工业有机废水，效果很好，一般出水的COD能达到30毫克／升以下，BOD能达到10毫克／升以下，远远优于国家排放标准，可以达到地面水三级标准。据了解，发达国家从20世纪90年代起广泛采用人工湿地来处理污水。如美国有1万多座人工湿地污水处理系统，丹麦有800多座。处理的废水除了生活污水之外，还有垃圾填埋场的渗沥液、某些工业废水如炼油厂的废水等等，此外，还能处理城市污水处理厂的污泥。
人工湿地是一个形式丰富多样的污水处理系统，主要分为天然湿地、自由水面湿地（地表流式）、地下水流湿地（潜流式）和渗滤湿地四大类。当今广泛应用的有两大类。一类是地表流式，有点类似于稻田，污水流进湿地停留若干天后排出，这一工艺的优点是造价低。每吨污水150～300元，缺点是占地面积很大，污水可能会散发出臭味，此外冬天会结冰，影响处理效果，不太适合特别寒冷的地区。另一类是潜流式，将污水通过管道输送到人工土壤介质中，表面种植植物，类似于微灌、滴灌，优点是占地面积很小、污染物去除率高、冬季不影响运行，且没有臭味，缺点是相对于地表流造价大一些，每吨污水800元左右。目前发达国家的人工湿地污水处理系统主要为潜流式，占90％以上。
人工湿地污水处理技术与传统的污水二级处理工艺———“活性污泥法”相比较，具有许多优越性。一是因为它不需要曝气充氧和投加化学药剂、能源消耗和管理费用低，所以处理成本非常低廉，一般为0.1～0.2元／吨污水，而“活性污泥法”为0.5～1元／吨污水。二是因为它需要的构筑物和设备很少，所以造价也低，一般为150～800元／吨污水，而“活性污泥法”为1500元／吨。三是脱氮脱磷效果好，能够解决水体富营养化的问题。湿地植物能够大量吸收污水的含氮含磷化合物，实践表明，生活污水经过湿地处理后，总氮和总磷的去除率分别可达
到70％和90％以上，而“活性污泥法”只能达到30％。四是不产生污泥。“活性污泥法”在处理污水的过程中要产生大量的污泥，一般处理1000吨污水要产生1吨污泥。污泥的处理对污水处理厂来说是个棘手的问题，通常采用脱水、干化、填埋来处理，费用比较高。五是可以把不毛之地改造成绿洲、把污水处理厂建设成生态景观，既美化了环境，又为野生动物提供了栖息地。六是人工湿地生长的芦苇等植物可以作为工业原料，具有经济效益。
来源:考试大-建筑工程类考试
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