《人工湿地设计与应用》是一部系统阐述人工湿地核心理论与工程应用的专业教材。全书以“理论-技术-实践”为主线，共分八章：从湿地生态系统与人工湿地分类入手，深入剖析其净化机理；重点详述工程设计、施工技术及运维管理等核心环节；同时展望技术前沿并剖析典型工程案例。本书突出多学科交叉，强调工程实操性，紧密融合国内最新规范与实践经验，兼顾系统性与前沿性，可作为相关专业研究生教材，同时为环境工程、生态修复及相关领域的学习者与从业者，提供一部兼具科学深度与实践指导价值的专业参考。

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教授，硕士生导师。现任中南林业科技大学环境科学与工程学院副院长，中南林业科技大学青年科学家协会主席，湖南省普通高等学校青年骨干教师培养对象，中国治沙暨沙业学会荒漠矿业生态修复专业委员会委员

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 生态治理理念的兴起 1
1.1.1 生态治理理念的演进历程 1
1.1.2 现代生态治理的核心理念内涵 2
1.2 人工湿地污水处理技术的发展历史 2
第2章 湿地生态系统 6
2.1 湿地概念与类型 6
2.1.1 湿地概念 6
2.1.2 湿地的类型 7
2.2 湿地生态系统结构 8
2.2.1 湿地群落结构 8
2.2.2 湿地食物链和营养结构 9
2.2.3 湿地景观结构 11
2.3 湿地生态系统功能 12
2.3.1 湿地的水文功能 12
2.3.2 湿地的生物地球化学功能 13
2.3.3 物质的“源”“汇”和“转化器” 14
2.3.4 湿地的生态功能 15
第3章 人工湿地的组成、分类与特点 17
3.1 人工湿地概念、组成与特点 17
3.1.1 人工湿地概念 17
3.1.2 人工湿地系统的组成 17
3.1.3 人工湿地特点 18
3.2 人工湿地分类 19
3.2.1 表面流人工湿地 19
3.2.2 潜流人工湿地 19
3.2.3 复合型人工湿地 20
3.3 人工湿地基质 21
3.3.1 基质的理化性质 21
3.3.2 常用基质种类与特点 23
3.3.3 基质材料的发展 26
3.3.4 人工湿地基质堵塞问题及应对措施 28
3.4 人工湿地植物 31
3.4.1 湿地植物的作用 31
3.4.2 湿地植物类型 31
3.4.3 湿地植物工程应用 32
3.4.4 湿地植物资源化利用 33
3.5 人工湿地微生物 38
3.5.1 人工湿地系统微生物多样性 38
3.5.2 人工湿地主要微生物类群及其功能 39
3.5.3 人工湿地微生物功能 41
第4章 人工湿地系统净化机理与过程 44
4.1 水中污染物的分类与特征 44
4.1.1 物理性污染物 44
4.1.2 化学性污染物 44
4.1.3 新兴污染物 45
4.1.4 生物性污染物 45
4.2 悬浮物的去除 46
4.2.1 悬浮物的物理沉降与过滤 46
4.2.2 悬浮物去除的物理化学机理 46
4.2.3 悬浮物去除的生物/生化机制 47
4.2.4 悬浮物在人工湿地系统中的去除过程 47
4.2.5 影响悬浮物去除效率的关键因素 47
4.3 有机污染物的去除过程与机理 47
4.3.1 有机污染物的过滤与沉降 48
4.3.2 有机污染物的吸附与凝聚 48
4.3.3 有机污染物的生物降解机理 48
4.3.4 湿地植物在有机污染物降解中的作用 49
4.3.5 多重机理的协同效应与有机物的最终归宿 50
4.4 人工湿地脱氮的主要途径及机理 50
4.4.1 生物降解过程 51
4.4.2 基质吸附与截留 52
4.4.3 植物在脱氮中的作用 52
4.4.4 植物、基质、微生物协同脱氮 53
4.4.5 影响脱氮效率的关键因素及优化措施 53
4.5 磷的去除机理 56
4.5.1 基质的吸附与沉淀 56
4.5.2 植物的吸收与收割 56
4.5.3 微生物的同化与聚磷作用 57
4.5.4 影响除磷效果的关键因素与优化措施 57
4.6 人工湿地对重金属的去除 59
4.6.1 人工湿地去除重金属的主要机理 59
4.6.2 各种机理的相对重要性及影响因素 60
4.7 其他污染物 61
4.7.1 病原体的去除机理 61
4.7.2 人工湿地对新兴污染物的去除 63
第5章 人工湿地污水处理工程设计 67
5.1 人工湿地场址选择及总体布置 67
5.1.1 处理设施的场址选择 67
5.1.2 总体布置 67
5.2 设计水量与水质 68
5.2.1 设计水量 68
5.2.2 进水水质 68
5.2.3 出水水质 69
5.3 工艺流程 70
5.3.1 污水预处理 70
5.3.2 后处理 70
5.3.3 典型工艺流程 70
5.4 设计参数及计算 71
5.4.1 表面水力负荷 71
5.4.2 表面有机负荷 71
5.4.3 占地面积 72
5.4.4 水力停留时间 73
5.4.5 水力坡度 73
5.4.6 平面几何设计 74
5.4.7 管道流量 75
5.4.8 基本参数取值 75
5.5 湿地类型的选择 76
5.5.1 表面流人工湿地 76
5.5.2 水平潜流人工湿地 76
5.5.3 垂直潜流人工湿地 76
5.5.4 复合型人工湿地 77
5.6 结构设计 77
5.6.1 工艺组合设计 77
5.6.2 运行方式设计 78
5.6.3 防渗设计 78
5.6.4 布水与集水方式 79
5.6.5 其他 80
5.7 人工湿地填料选配 81
5.8 湿地植物选择与种植 82
5.9 其他设计 83
5.9.1 溢流设施 83
5.9.2 清淤及通气 83
5.9.3 恶臭处理 83
5.9.4 噪声和振动防治 83
5.10 人工湿地常见问题及解决措施 83
5.10.1 保温防冻措施 83
5.10.2 防堵塞措施 83
5.10.3 强化除磷措施 84
第6章 人工湿地的施工与运维管理 86
6.1 人工湿地的施工要点 86
6.1.1 施工工序 86
6.1.2 地基与基础工程 86
6.1.3 布水与集水工程施工 87
6.1.4 防渗系统 87
6.1.5 填料摊铺 92
6.1.6 水生植物种植 95
6.2 人工湿地的启动与微生物驯化 97
6.2.1 人工湿地的启动 97
6.2.2 人工湿地的微生物驯化 98
6.3 人工湿地的竣工环境保护验收 100
6.3.1 验收条件 100
6.3.2 验收范围 100
6.3.3 验收技术要求 100
6.4 人工湿地的日常运维 101
6.4.1 基本原则 101
6.4.2 工作要求 102
6.4.3 水质水量管理 102
6.4.4 设施设备运行管理 104
6.4.5 动植物及其他生物管理 106
6.4.6 防堵管理 113
6.4.7 健康、安全和环境管理 115
6.5 人工湿地的季节性运维保障措施 116
6.5.1 夏季运维保障措施 116
6.5.2 冬季运维保障措施 116
6.6 人工湿地的运维监测与水质处理效率评估 119
6.6.1 人工湿地运维监测 119
6.6.2 人工湿地水质处理效率评估 119
第7章 人工湿地技术的创新与未来展望 122
7.1 人工湿地的碳汇功能与温室气体排放 122
7.1.1 人工湿地碳排放 122
7.1.2 碳减排潜力研究 123
7.1.3 湿地植物温室气体排放特征 124
7.2 智慧湿地 125
7.2.1 传感器与控制器的应用 125
7.2.2 自动化运行与控制 126
7.2.3 智能化管理 127
7.3 面临的挑战与解决方案 130
7.3.1 污染物迁移转化机理研究 130
7.3.2 堵塞防治与死区消除 131
7.4 生态与经济效益的平衡 132
7.4.1 可持续基质和植物种类的选择 132
7.4.2 人工湿地的全生命周期管理 133
7.5 国际合作与政策支持 134
7.5.1 蓝色碳汇交易市场的建立 134
7.5.2 国际政策推动与标准制定 134
7.6 未来发展方向 135
7.6.1 新型人工湿地的设计与应用 135
7.6.2 人工湿地在不同领域的应用 136
7.6.3 智能化技术的深度融合 137
第8章 人工湿地工程案例 139
8.1 生活污水污染治理人工湿地案例 139
8.1.1 案例一：长沙市坪塘污水处理厂尾水人工湿地深度处理工程 139
8.1.2 案例二：仙桃城市污水处理厂尾水深度提标工程 144
8.1.3 案例三：云南省晋宁县六街乡龙王塘村村落环境综合整治 151
8.1.4 案例四：攸州公园污水治理人工湿地工程 153
8.1.5 案例五：攸县网领镇普安桥村农村生活污水处理 157
8.1.6 案例六：攸县宋家洲农家乐污水处理工程 159
8.2 农业面源污染治理人工湿地案例 162
8.2.1 案例七：长沙市青竹湖星月水库面源污染治理人工湿地工程 162
8.2.2 案例八：津市白衣镇石板滩集镇人工湿地建设项目 166
8.2.3 案例九：长沙市莲花镇立马村人工湿地污水处理工程 173
8.3 湿地公园污染治理人工湿地案例 178
8.3.1 案例十：长沙市松雅湖国家湿地公园东入湖口人工湿地工程 178
8.3.2 案例十一：长沙市蓉园向阳湖水环境综合治理工程 181