一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统及其运行工艺

1.本发明属于生态修复工程技术领域，具体涉及一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统及其运行工艺。


背景技术：

2.许多城市、农村已经或正在逐步将水库、湖泊等地表水体作为主要供水水源，湖库水环境质量密切关系着我国的供水安全。目前，富营养化是许多水库(湖泊)面临的主要环境问题，而入库(入湖)河流输入的氮、磷是湖库营养盐的主要来源。此外，随着人类活动的不断增加，许多新兴污染物如抗生素和内分泌干扰物也随着入库河流进入湖库，导致复合污染。这些污染物的持续暴露可能导致水生生物的内分泌、发育和表观遗传紊乱，并对人类健康产生直接影响。因此，削减入库河流中营养盐和新兴污染物是控制湖库复合污染的重要途径。
3.入库口作为湖库连通着陆域和库区的信息交换的重要地带，在中小型河流入湖库前的闲置区域按水流方向设置净化系统处理入库河水是水域生态修复领域的热点。传统的水体净化技术多采用物理和化学手段，如沉淀法、人工曝气技术等，但由于入库(入湖)河流水量水质不稳定、以及污染物浓度低等特点，这些措施无法实现持续稳定的净化效果。若应用不当，还会对生态系统造成严重破坏。近年来，人工湿地、稳定塘等生态工程技术凭借其投资、运行、维护价格低廉，处理效果好，可改善或恢复水体生态环境等优点而得到广泛应用。然而，单独人工湿地或稳定塘的微生境条件单一，不利于复合污染物的同步去除。例如，人工湿地填料对磷的化学吸附很强，但受氧气和光照条件限制，对新兴污染物的降解效率低；稳定塘一般具有较高的氧气含量和透光性，有利于污染物的生物降解和光分解，但反硝化脱氮作用弱。
4.选择对复合污染物具有高吸附性能的填料也是提高生态湿地净化效果的重要手段。填料不仅可以截留污染物，而且可以刺激大型植物生长，为微生物生长和生物膜附着提供生态位。近年来，许多新颖、活性强的介质如沸石、石灰石、颗粒粘土、牡蛎壳、浮石、陶瓷和麦饭石已经被广泛应用。给水厂铁铝泥是饮用水生产中不可避免的安全副产物，其主要成分为铁或铝的氧化物或氢氧化物、碳酸钙、粘土、有机质、活性炭残渣等，不仅对磷、新兴污染物具有较高的吸附潜力，而且结构疏松，对微生物降解具有积极效应。如中国专利cn103880193a公开了一种基于给水厂污泥为填料的垂直流人工湿地处理养殖废水的方法，对氨氮和总磷的去除率高于90％。因此，将给水厂铁铝泥用于入库生态湿地系统中，在加强复合污染净化的同时，也能够实现“以废治废”的目的。


技术实现要素：

5.针对入库(入湖)河流水体中氮、磷、新兴污染物等难以去除的问题，本发明提供一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统及其运行工艺，该系统通过针对性设计，将
不同运行方式的人工湿地和生态稳定塘单元相组合，从而营造不同单元的差异化微生境条件，并结合高吸附性能的湿地填料，综合利用沉淀、过滤、吸附、植物吸收、微生物降解和光分解作用，实现不同污染物在不同单元的有效去除，以使入库河流的水质满足入湖库要求。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，沿水流方向呈阶梯式依次设置有进水渠、第一下行流垂直潜流人工湿地、生态稳定塘和第二下行流垂直潜流人工湿地；其中，所述进水渠的出水口设置有跌水堰与所述第一下行流垂直潜流人工湿地连通；所述第一下行流垂直潜流人工湿地通过第一集水管与所述生态稳定塘连通；所述生态稳定塘的出水口设置有滚水坝与所述第二下行流垂直潜流人工湿地连通；所述第二下行流垂直潜流人工湿地通过第二集水管与湖库连通；
8.所述第一下行流垂直潜流人工湿地与所述第二下行流垂直潜流人工湿地的结构布局相同，从上到下依次包括挺水植物、湿地土壤基质、吸附填料、砾石基质和集水管；
9.所述生态稳定塘的底部为塘土壤基质，种植有沉水植物。
10.优选地，所述进水渠的水位高于所述第一下行流垂直潜流人工湿地的水位10cm以上；所述第一下行流垂直潜流人工湿地的水位高于所述生态稳定塘的水位10cm以上；所述生态稳定塘的水位高于所述第二下行流垂直潜流人工湿地的水位10cm以上，所述第二下行流垂直潜流人工湿地的水位高于湖库的水位10cm以上。
11.优选地，所述第一下行流垂直潜流人工湿地和所述第二下行流垂直潜流人工湿地的水力负荷均为0.20～0.75m3/(m2·
d)，水力停留时间均为1～4天；所述生态稳定塘的水力负荷为0.10～0.35m3/(m2·
d)，水力停留时间为2～6天。
12.优选地，所述进水渠的进水口处设有机械粗格栅。
13.优选地，所述挺水植物为芦苇、香蒲、菖蒲、水芹、耐寒鸢尾、水葱、美人蕉中的2～4种，种植密度为15～20株/m2；所述湿地土壤基质为当地表层种植土壤；所述吸附填料为经过风干破碎后的给水厂废弃泥，粒径为1～2cm；所述砾石基质的粒径为3～5cm；所述集水管为管径dn100或dn200的多孔pvc管，铺设坡度为0.002～0.004；所述塘土壤基质为当地表层种植土壤；所述沉水植物为伊乐藻、苦草、金鱼藻、菹草、轮叶黑藻中的2～4种，种植密度为5～10株/m2。
14.优选地，所述第一下行流垂直潜流人工湿地和所述第二下行流垂直潜流人工湿地的基质纵深均为0.8～1.2m；其中，所述湿地土壤基质的覆盖厚度为20～40cm；所述吸附填料的覆盖厚度为20～40cm；所述砾石基质的覆盖厚度为10～15cm。
15.优选地，所述生态稳定塘的水深为0.8～1.0m，所述塘土壤基质的厚度为20～30cm。
16.一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统的运行工艺，包括以下步骤：
17.步骤1)入库河水流入进水渠，河水中的较大悬浮物被机械粗格栅拦截，较小颗粒态或被颗粒物吸附的污染物通过沉降作用进行沉淀；进水渠内水位提高至跌水堰时，由于进水渠的水位高于第一下行流垂直潜流人工湿地，河水通过跌水堰溢流入第一下行流垂直潜流人工湿地；
18.步骤2)河水流入第一下行流垂直潜流人工湿地后，湿地表面种植的挺水植物对水体中有机物、总氮、总磷起到良好的吸收净化作用，同时植物根系分泌的有机质为湿地土壤
基质中的微生物代谢提供了良好的生活环境，加快硝化作用，促使氨氮全部转化为硝态氮；挺水植物需要在保证种植密度的前提下定期进行收割；河水下渗到填料层后，水体中的磷和新兴污染物被吸附填料快速吸附，并且吸附填料附着的微生物对易降解的新兴污染物也具有降解作用；同时，随着氧气消耗，填料层底部处于缺氧状态，吸附填料附着的反硝化微生物利用自身或吸附的有机物作为碳源，通过反硝化作用去除一部分硝态氮；底部的砾石基质在支撑湿地填料的同时，也避免细微泥沙堵塞第一集水管；由于水位差和第一集水管的坡度，河水通过第一下行流垂直潜流人工湿地底部的第一集水管流入生态稳定塘；
19.步骤3)河水流入生态稳定塘后，塘内的沉水植物生长吸收营养盐的同时，进行光合作用向水体中释放氧气，提高水体中的溶解氧含量，有利于后续的微生物降解；生态稳定塘水体透光性很强，河水中难以微生物降解的有机物和新兴污染物将在塘内发生光分解作用，转化为容易被后续微生物降解的活性结构；由于水位差，河水通过生态稳定塘的滚水坝溢流入第二下行流垂直潜流人工湿地；
20.步骤4)河水流入第二下行流垂直潜流人工湿地后，在生态稳定塘内未被完全降解或去除的污染物，在第二下行流垂直潜流人工湿地中通过化学吸附、生物降解、及植物吸收的综合作用被再次去除，稳定出水水质；并且，当水力负荷增大，第一下行流垂直潜流人工湿地和生态稳定塘难以满足净化需求时，第二下行流垂直潜流人工湿地可保证河水入湖库前的水质稳定；由于水位差和第二集水管的坡度，最终，经过净化的入库河水通过第二下行流垂直潜流人工湿地底部的第二集水管流入湖库中，完成净化操作。
21.本发明的有益效果如下：
22.(1)本发明采用人工湿地与稳定塘相结合的方式，形成多单元的生态湿地系统，具有高效的复合污染净化能力，出水水质可以满足湖库水质要求。
23.(2)本发明综合运用沉淀、过滤、吸附、植物吸收、微生物降解和光分解等作用，充分发挥人工湿地的化学吸附、生物分解作用以及生态稳定塘的光分解和植物吸收作用，实现氮、磷、新兴污染物等不同污染物的针对性去除。
24.(3)本发明通过合理设置水流方向和水位差，保证水体在生态湿地系统内的自然流动，运行费用低，能耗低。
25.(4)本发明具有较强的稳定性和抗冲击能力，适应复杂入库(入湖)河流环境的需求。
26.(5)本发明使用当地土壤和给水厂废弃泥等资源作为生态湿地基质和填料，具有较低的成本和环境友好性。
27.(6)本发明无需向河水中投入药剂，不会造成二次污染。
28.(7)本发明属于生态工程修复方法，通过种植水生植物有效改善周边区域生态环境。
附图说明
29.图1为用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统的工艺流程图；
30.图2为第一/第二下行流垂直潜流人工湿地的结构示意图；
31.图1-2中：1、进水渠；2、第一下行流垂直潜流人工湿地；3、生态稳定塘；4、第二下行流垂直潜流人工湿地；5、跌水堰；6、第一集水管；7、滚水坝；8、第二集水管；9、挺水植物；10、
湿地土壤基质；11、吸附填料；12、砾石基质；13、塘土壤基质；14、沉水植物；15、机械粗格栅；
32.图3为实施例2中生态湿地系统连续运行稳定期间氮、磷的去除率示意图；
33.图4为实施例2中生态湿地系统连续运行稳定期间典型新兴污染物的去除率示意图。
具体实施方式
34.下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步详细说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。
35.实施例1
36.一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，如图1所示，沿水流方向呈阶梯式依次设置有进水渠1、第一下行流垂直潜流人工湿地2、生态稳定塘3和第二下行流垂直潜流人工湿地4。
37.如图1所示，进水渠1的出水口设置有跌水堰5与第一下行流垂直潜流人工湿地2连通；第一下行流垂直潜流人工湿地2通过第一集水管6与生态稳定塘3连通；生态稳定塘3的出水口设置有滚水坝7与第二下行流垂直潜流人工湿地4连通；第二下行流垂直潜流人工湿地4通过第二集水管8与湖库连通。
38.如图2所示，所述第一下行流垂直潜流人工湿地2与第二下行流垂直潜流人工湿地4的结构布局相同，从上到下依次包括挺水植物9、湿地土壤基质10、吸附填料11、砾石基质12和集水管。所述第一下行流垂直潜流人工湿地2与第二下行流垂直潜流人工湿地4的基质纵深均为0.8～1.2m。
39.所述挺水植物9为芦苇、香蒲、菖蒲、水芹、耐寒鸢尾、水葱、美人蕉中的2～4种，种植密度为15～20株/m2，并定期对挺水植物9进行收割。
40.所述湿地土壤基质10为当地表层种植土壤，覆盖厚度为20～40cm，保证挺水植物的生长。
41.所述吸附填料11为经过风干破碎后的给水厂废弃泥，粒径为1～2cm，覆盖厚度为20～40cm，既可吸附去除入库河水中的磷和新兴污染物，也有利于微生物反硝化脱氮和降解新兴污染物。
42.所述砾石基质12的粒径为3～5cm，覆盖厚度为10～15cm，保证人工湿地的渗水性。
43.所述集水管为管径dn100或dn200的多孔pvc管，铺设坡度为0.002～0.004，保证河水在不同单元间的自然流通。
44.如图1所示，所述生态稳定塘3的底部为塘土壤基质13，种植有沉水植物14。所述生态稳定塘3的水深为0.8～1.0m，该水深可保证水体透光性，有利于沉水植物的生长和新兴污染物的光分解。
45.所述沉水植物14为伊乐藻、苦草、金鱼藻、菹草、轮叶黑藻中的2～4种，种植密度为5～10株/m2，既可以提高水体溶解氧含量，也可以吸收水体中的氮、磷营养盐，保证生态稳定塘3的处理效果。。
46.所述塘土壤基质13为当地表层种植土壤，厚度为20～30cm，稳固塘内沉水植物14生长。
47.一种优选的方案，所述进水渠1的水位高于第一下行流垂直潜流人工湿地2的水位10cm以上；第一下行流垂直潜流人工湿地2的水位高于生态稳定塘3的水位10cm以上；生态稳定塘3的水位高于第二下行流垂直潜流人工湿地4的水位10cm以上。以上水位差可保证河水在生态湿地系统内的自然流动。第二下行流垂直潜流人工湿地4的水位高于湖库的水位10cm以上。
48.一种优选的方案，所述第一下行流垂直潜流人工湿地2和第二下行流垂直潜流人工湿地4的水力负荷均为0.20～0.75m3/(m2·
d)，水力停留时间均为1～4天；所述生态稳定塘3的水力负荷为0.10～0.35m3/(m2·
d)，水力停留时间为2～6天；进而使得生态湿地系统具有较强的稳定性和抗冲击能力。
49.一种优选的方案，所述进水渠1的进水口处设有机械粗格栅15。
50.上述用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统的运行工艺，如图1所示，具体步骤如下：
51.(1)入库(入湖)河水流入进水渠1，河水中的较大悬浮物会被机械粗格栅15拦截，较小颗粒态或被颗粒物吸附的污染物将通过沉降作用进行沉淀，避免颗粒态污染物进入人工湿地，进而造成堵塞。进水渠1内水位提高至跌水堰5时，由于进水渠1的水位比第一下行流垂直潜流人工湿地2高10cm以上，河水通过跌水堰5溢流入第一下行流垂直潜流人工湿地2。进水渠1在保证布水均匀的同时，也可提高河水中溶解氧含量，有利于第一下行流垂直潜流人工湿地2中的微生物降解作用。
52.(2)河水流入第一下行流垂直潜流人工湿地2后，湿地表面种植的挺水植物9不仅对水体中有机物、总氮、总磷等起到良好的吸收净化作用，同时植物根系分泌的有机质为湿地土壤基质中的微生物代谢提供了良好的生活环境，加快硝化作用，促使氨氮全部转化为硝态氮；挺水植物需要在保证种植密度的前提下定期进行收割。河水下渗到填料层后，水体中的磷和新兴污染物被吸附填料11(给水厂废弃泥)快速吸附，并且给水厂废弃泥附着的微生物对易降解的新兴污染物也具有降解作用。同时，随着氧气消耗，填料层底部处于缺氧状态，给水厂废弃泥附着的反硝化微生物利用自身或吸附的有机物作为碳源，通过反硝化作用去除一部分硝态氮。底部的砾石基质12在支撑湿地填料的同时，也避免细微泥沙堵塞第一集水管6。由于水位差(10cm以上)和第一集水管6的坡度(0.002～0.004)，河水通过第一下行流垂直潜流人工湿地2底部的第一集水管6流入生态稳定塘3。
53.(3)河水流入生态稳定塘3后，塘内的沉水植物14生长吸收营养盐的同时，进行光合作用向水体中释放氧气，提高水体中的溶解氧含量，有利于后续的微生物降解。生态稳定塘3水体透光性很强，河水中难以微生物降解的有机物和新兴污染物将在塘内发生光分解作用，转化为容易被后续微生物降解的活性结构；由于水位差(10cm以上)，河水通过生态稳定塘3的滚水坝7溢流入第二下行流垂直潜流人工湿地4。
54.(4)河水流入第二下行流垂直潜流人工湿地4后，在生态稳定塘3内未被完全降解或去除的污染物，在第二下行流垂直潜流人工湿地4中通过化学吸附、生物降解、及植物吸收的综合作用被再次去除，稳定出水水质。并且，当水力负荷增大，第一下行流垂直潜流人工湿地2和生态稳定塘3难以满足净化需求时，第二下行流垂直潜流人工湿地4可保证河水入湖库前的水质稳定。由于水位差(10cm以上)和第二集水管8的坡度(0.002～0.004)，最终，经过净化的入库河水通过第二下行流垂直潜流人工湿地4底部的第二集水管8流入湖库
中，完成净化操作。
55.实施例2
56.本实施例运用实施例1所述的生态湿地系统及运行工艺，实现对某水库入库河水的复合污染净化，具体如下：
57.某水库入库河流，流量24m3/d，水质指标为：氨氮浓度0.5mg/l，总氮浓度3.89mg/l，总磷浓度0.19mg/l，磺胺类抗生素浓度327ng/l，内分泌干扰物(双酚类和激素类)浓度114ng/l。
58.(1)入库河水进入进水渠，进水渠长度5m，水深0.9m，底宽2m，口宽4m，进水渠进水端口安装机械粗格栅，跌水堰顶宽10cm。
59.(2)入库河水从进水渠溢流进入第一下行流垂直潜流人工湿地，湿地面积150m2，湿地水位低于进水渠水位10cm，水力负荷0.35m3/(m2·
d)，水力停留时间2.2天。湿地表面种植芦苇和美人蕉，种植密度为15株/m2。湿地基质纵深80cm，依上而下为湿地土壤基质、吸附填料、砾石基质以及第一集水管。湿地土壤基质为当地表层种植土壤，覆盖厚度为30cm。吸附填料为某给水厂的给水厂废弃泥，经自然风干2个月后，破碎为粒径为1cm左右的颗粒，覆盖厚度为30cm。砾石基质中砾石粒径为3cm，覆盖厚度为10cm。第一集水管为管径dn100的多孔pvc管，孔径为3cm，铺设坡度为0.002。
60.(3)入库河水从第一下行流垂直潜流人工湿地的第一集水管流入生态稳定塘，稳定塘面积100m2，水深70cm，水位低于第一下行流垂直潜流人工湿地水位10cm，水力负荷0.24m3/(m2·
d)，水力停留时间2.9天。稳定塘底部为塘土壤基质，厚度为20cm，塘内种植苦草和金鱼藻，种植密度为8株/m2。生态稳定塘出口设有滚水坝，由不规则大石块组成，高度为15cm，坡度为25
°
。
61.(4)入库河水从生态稳定塘的滚水坝溢流入第二下行流垂直潜流人工湿地，湿地面积150m2，湿地水位低于生态稳定塘水位10cm，水力负荷0.35m3/(m2·
d)，水力停留时间2.2天。湿地表面种植芦苇和美人蕉，种植密度为15株/m2。湿地基质纵深80cm，依上而下为湿地土壤基质、吸附填料、砾石基质以及第二集水管。湿地土壤基质为当地表层种植土壤，覆盖厚度为30cm。吸附填料为某给水厂的给水厂废弃泥，经自然风干2个月后，破碎为粒径为1cm左右的颗粒，覆盖厚度为30cm。砾石基质中砾石粒径为3cm，覆盖厚度为10cm。第二集水管为管径dn100的多孔pvc管，孔径为3cm，铺设坡度0.002。净化后的河水经第二集水管流入水库。
62.(5)实验结果
63.该生态湿地系统连续运行稳定期间，对入库河流中的氨氮、总氮、总磷的净化效果如图3所示。湿地出水氨氮平均浓度为0.14mg/l，平均去除率为72％，满足《地表水环境质量标准》iii类标准(1.0mg/l)。出水总氮平均浓度为0.95mg/l，平均去除率为76％，满足《地表水环境质量标准》iii类标准(1.0mg/l)。出水总磷浓度较为稳定，平均浓度低于0.02mg/l，平均去除率为92％，满足《地表水环境质量标准》湖库iii类标准(0.05mg/l)。
64.该生态湿地系统对入库河流中的抗生素(磺胺类)和内分泌干扰物(双酚类和激素类)的净化效果如图4所示。抗生素出水平均浓度为88ng/l，去除率为73％；内分泌干扰物出水平均浓度为14ng/l，去除率为86％。
65.污染物浓度核算表明，第一下行流垂直潜流人工湿地对氨氮、总氮、总磷、新兴污
染物的贡献分别为95％、43％、87％、46％；生态稳定塘对氨氮、总氮、总磷、新兴污染物的去除率分别为5％、26％、5％、39％；第二下行流垂直潜流人工湿地对氨氮、总氮、总磷、新兴污染物的贡献分别为0％、31％、8％、15％。说明第一下行流垂直潜流人工湿地对复合污染净化占主导地位，生态稳定塘增强了总氮和新兴污染物的去除，而第二下行流垂直潜流人工湿地进一步削减了总氮和新兴污染物。
66.综上，本发明通过人工湿地和稳定塘组合以及运行方式设计，实现了氧环境、光环境、碳源配置的合理分配，依靠化学吸附、光降解、生物降解、植物吸收等协同机制，达到对入库(入湖)河水进行脱氮、除磷、降解新兴污染物的目的。本发明提出的生态湿地系统可用于入库(入湖)河流复合污染净化，有效去除河水中的氮、磷、及新兴污染物，满足入湖库的水质要求，同时本发明具有成本低、能耗低、效率高、环境友好等优点。

技术特征：
1.一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，沿水流方向呈阶梯式依次设置有进水渠、第一下行流垂直潜流人工湿地、生态稳定塘和第二下行流垂直潜流人工湿地；其中，所述进水渠的出水口设置有跌水堰与所述第一下行流垂直潜流人工湿地连通；所述第一下行流垂直潜流人工湿地通过第一集水管与所述生态稳定塘连通；所述生态稳定塘的出水口设置有滚水坝与所述第二下行流垂直潜流人工湿地连通；所述第二下行流垂直潜流人工湿地通过第二集水管与湖库连通；所述第一下行流垂直潜流人工湿地与所述第二下行流垂直潜流人工湿地的结构布局相同，从上到下依次包括挺水植物、湿地土壤基质、吸附填料、砾石基质和集水管；所述生态稳定塘的底部为塘土壤基质，种植有沉水植物。2.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述进水渠的水位高于所述第一下行流垂直潜流人工湿地的水位10cm以上；所述第一下行流垂直潜流人工湿地的水位高于所述生态稳定塘的水位10cm以上；所述生态稳定塘的水位高于所述第二下行流垂直潜流人工湿地的水位10cm以上，所述第二下行流垂直潜流人工湿地的水位高于湖库的水位10cm以上。3.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述第一下行流垂直潜流人工湿地和所述第二下行流垂直潜流人工湿地的水力负荷均为0.20～0.75m3/(m2·
d)，水力停留时间均为1～4天；所述生态稳定塘的水力负荷为0.10～0.35m3/(m2·
d)，水力停留时间为2～6天。4.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述进水渠的进水口处设有机械粗格栅。5.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述挺水植物为芦苇、香蒲、菖蒲、水芹、耐寒鸢尾、水葱、美人蕉中的2～4种，种植密度为15～20株/m2；所述湿地土壤基质为当地表层种植土壤；所述吸附填料为经过风干破碎后的给水厂废弃泥，粒径为1～2cm；所述砾石基质的粒径为3～5cm；所述集水管为管径dn100或dn200的多孔pvc管，铺设坡度为0.002～0.004；所述塘土壤基质为当地表层种植土壤；所述沉水植物为伊乐藻、苦草、金鱼藻、菹草、轮叶黑藻中的2～4种，种植密度为5～10株/m2。6.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述第一下行流垂直潜流人工湿地和所述第二下行流垂直潜流人工湿地的基质纵深均为0.8～1.2m；其中，所述湿地土壤基质的覆盖厚度为20～40cm；所述吸附填料的覆盖厚度为20～40cm；所述砾石基质的覆盖厚度为10～15cm。7.根据权利要求1所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统，其特征在于，所述生态稳定塘的水深为0.8～1.0m，所述塘土壤基质的厚度为20～30cm。8.权利要求1-7任一项所述的一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统的运行工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)入库河水流入进水渠，河水中的较大悬浮物被机械粗格栅拦截，较小颗粒态或被颗粒物吸附的污染物通过沉降作用进行沉淀；进水渠内水位提高至跌水堰时，由于进水渠的水位高于第一下行流垂直潜流人工湿地，河水通过跌水堰溢流入第一下行流垂直潜流人工湿地；步骤2)河水流入第一下行流垂直潜流人工湿地后，湿地表面种植的挺水植物对水体中
有机物、总氮、总磷起到良好的吸收净化作用，同时植物根系分泌的有机质为湿地土壤基质中的微生物代谢提供了良好的生活环境，加快硝化作用，促使氨氮全部转化为硝态氮；挺水植物需要在保证种植密度的前提下定期进行收割；河水下渗到填料层后，水体中的磷和新兴污染物被吸附填料快速吸附，并且吸附填料附着的微生物对易降解的新兴污染物也具有降解作用；同时，随着氧气消耗，填料层底部处于缺氧状态，吸附填料附着的反硝化微生物利用自身或吸附的有机物作为碳源，通过反硝化作用去除一部分硝态氮；底部的砾石基质在支撑湿地填料的同时，也避免细微泥沙堵塞第一集水管；由于水位差和第一集水管的坡度，河水通过第一下行流垂直潜流人工湿地底部的第一集水管流入生态稳定塘；步骤3)河水流入生态稳定塘后，塘内的沉水植物生长吸收营养盐的同时，进行光合作用向水体中释放氧气，提高水体中的溶解氧含量，有利于后续的微生物降解；生态稳定塘水体透光性很强，河水中难以微生物降解的有机物和新兴污染物将在塘内发生光分解作用，转化为容易被后续微生物降解的活性结构；由于水位差，河水通过生态稳定塘的滚水坝溢流入第二下行流垂直潜流人工湿地；步骤4)河水流入第二下行流垂直潜流人工湿地后，在生态稳定塘内未被完全降解或去除的污染物，在第二下行流垂直潜流人工湿地中通过化学吸附、生物降解、及植物吸收的综合作用被再次去除，稳定出水水质；并且，当水力负荷增大，第一下行流垂直潜流人工湿地和生态稳定塘难以满足净化需求时，第二下行流垂直潜流人工湿地可保证河水入湖库前的水质稳定；由于水位差和第二集水管的坡度，最终，经过净化的入库河水通过第二下行流垂直潜流人工湿地底部的第二集水管流入湖库中，完成净化操作。

技术总结
本发明公开了一种用于入库河流复合污染净化的生态湿地系统及其运行工艺，该系统沿水流方向呈阶梯式依次设置有进水渠、第一下行流垂直潜流人工湿地、生态稳定塘和第二下行流垂直潜流人工湿地；其中，进水渠的出水口设置有跌水堰与第一下行流垂直潜流人工湿地连通；第一下行流垂直潜流人工湿地通过第一集水管与生态稳定塘连通；生态稳定塘的出水口设置有滚水坝与第二下行流垂直潜流人工湿地连通；第二下行流垂直潜流人工湿地通过第二集水管与湖库连通。本发明的系统通过将不同运行方式的人工湿地和生态稳定塘单元相组合，营造不同的微生境条件，实现入库河水中氮、磷、新兴污染物的针对性净化，满足入湖库的水质要求。满足入湖库的水质要求。满足入湖库的水质要求。


技术研发人员：白雷雷 江和龙 王昌辉
受保护的技术使用者：中国科学院南京地理与湖泊研究所
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/14