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人工湿地技术在污水处理中的运用人工湿地技术是一种利用湿地生态系统的自净能力对废水进行处理的方法，通过建立和维护稳定、高效的湿地生态系统，将废水中的有机物、氮、磷等污染物去除或转化为无害物质，达到净化水质、保护生态环境的目的。
人工湿地技术已经广泛应用于城市供水、工业废水、农业废水等领域的污水处理中。
人工湿地技术的应用可以分为水平流人工湿地和垂直流人工湿地两种形式。
水平流人工湿地的构造主要包括进水口、填料层、植物根系区、滤料层和出水口等部分，污水经过填料层和植物根系区的过滤和降解作用，再通过滤料层的过滤，最终出水口排放。
垂直流人工湿地则通过水平排列多层滤料，并利用废水自然流动过滤的方式进行处理。
人工湿地技术在污水处理中的运用具有很多优点。
人工湿地技术能够降低处理成本。
相比传统的污水处理工艺，人工湿地技术无需复杂的设备和高能耗，只需一定的土地面积和植物种植，成本较低。
人工湿地技术运行稳定、操作简单。
人工湿地系统的自净能力强，经过一段时间的运行后，湿地系统将逐渐形成一个自我调节的生态平衡，无需频繁操作和维护。
人工湿地技术能够提供多种生态功能。
湿地植物的繁殖和生长为鸟类和昆虫提供了优质的栖息地，增加了生物多样性。
人工湿地系统还能够起到雨水滞留和减缓洪水的作用，具有一定的景观效果。
人工湿地技术在污水处理中的运用主要有以下几个方面。
第一，人工湿地技术可以用于城市供水厂的水源地保护。
通过建设人工湿地系统，可以达到对污水中有机物、氮、磷等污染物去除的目的，提高水体的水质，保护水源地的生态环境。
第二，人工湿地技术可用于工业废水的处理。
不同行业和企业的废水污染物组成不同，通过设置不同类型和规模的人工湿地系统，可以针对性地进行处理，减少对环境的污染。
人工湿地技术可用于农业废水的利用。
农业废水中富含的氮、磷等营养元素可以通过人工湿地生态系统的处理，转化为植物的生物质，提高农作物的产量和质量。
人工湿地技术还可以用于市区的雨水收集和处理，提高城市的水资源利用效率。
高效垂直流人工湿地系统水质净化技术介绍工艺原理人工湿地系统水质净化技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统，当污水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。
方法特点人工湿地系统具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的植物品种还有美化环境的作用。
但另一方面具有占地面积较大的缺点。
适用范围经过人工湿地系统系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。
特别适用于饮用水源和景观用水保护，处理后的水可以直接排入饮用水源或景观用水的湖泊、水库或河流中。
因此特别适合处理饮用水源或景观用水区附近的生活污水或直接对受污染水体的水进行处理，或者为这些水体提供清洁的水源补充。
基建与运行费用基建费用与很多因素有关：地形特征、地层结构、选用的前处理方法、进水水质情况、出水水质要求、外观要求等等因素有关。
因而根据情况的不同有很大差异，但比二级污水处理厂低很多。
人工湿地系统运行费用特别低，如果仅以电费计，通常不会超过0.05元/吨/天（主要用于提高进水水位，如果水位不需提升则没有此项费用），另外需要工人进行简单的操作和维护管理。
处理效果出水水质可以因进水水质或停留时间的不同达到地面水水质标准(GB3838-88)II至V类标准。
系统可以根据进水水质状况和出水水质要求进行设计。
研究与应用实例1．研究工作1996年以来，深圳市环境科学研究所开展了热带和亚热带区域水质改善、回用与水生态系重建的生物工艺学对策研究（1996.9-1999.9）项目，此项目为为欧盟科学，研究与发展部主管的与第三世界国家和国际组织合作项目，是由中国、德国和奥地利的六个研究单位合作开展的。
该课题研究的主导思想是利用能耗低、运行费用低的人工湿地系统和生态学方法净化地面水，可应用于饮用水、景观用水的净化和污水处理。
垂直潜流人工湿地施工工法垂直潜流人工湿地施工工法一、前言随着环境保护意识的增强，人工湿地在水污染治理领域的应用越来越广泛。
垂直潜流人工湿地作为一种常用的水污染治理工法，其施工工法对于实际工程具有重要指导意义。
本文将对垂直潜流人工湿地施工工法进行全面的介绍和分析，以使读者理解其理论依据和实际应用。
二、工法特点垂直潜流人工湿地工法是一种将废水通过人工湿地自上而下垂直流动的水污染治理技术。
其特点包括：施工简单方便、占地面积小、运行成本低等。
此外，垂直潜流人工湿地具有处理效果好、处理效率高、处理稳定等优点。
因此，垂直潜流人工湿地广泛应用于市区生活污水、农业污水和工业废水等领域。
三、适应范围垂直潜流人工湿地适用于市区生活污水、农村污水和农业污水的处理。
它可以针对不同的水质特点进行调整，具有较强的适应能力。
四、工艺原理垂直潜流人工湿地的工艺原理是通过调整废水入口与出口的高差来产生水流动力，使废水通过填料层被处理。
在实际工程施工中，根据具体情况采取了许多技术措施。
首先，根据废水水质和处理效果要求，选择合适的填料层材料。
其次，在施工过程中，需要根据设计图纸的要求进行填料层的浇筑和固定，确保填料层的稳定性。
同时，还需要根据工程的实际情况，选择合适的填充材料和保护层。
五、施工工艺垂直潜流人工湿地的施工过程包括：坑槽开挖、基础处理、填料层浇筑、排水管道布设和水流调整等。
具体来说，施工前需要按照设计要求进行坑槽开挖和基础处理，以确保湿地的稳定性。
然后，在基础处理完成后，进行填料层的浇筑和固定。
同时还需进行排水管道的布设和与填料层相连接。
最后进行水流调整，确保湿地的处理效果和运行稳定性。
六、劳动组织垂直潜流人工湿地的施工需要组织有效的劳动力。
在施工过程中，需要进行合理的劳动力分配，确保各个施工工序的顺利进行。
同时，还需要指定专人负责监督和协调施工进度，确保施工工艺的正确执行。
七、机具设备在垂直潜流人工湿地施工过程中，需要使用一些机具设备，包括挖掘机、运输车辆、混凝土搅拌机等。
人工湿地水质净化技术在城市污水处理领域的应用作者：陈述蔚来源：《城市建设理论研究》2013年第13期摘要：人工湿地具有去污效果好、运行费用低及维护简单等特点、现已被广泛运用于污水处理中，具有相当显著的生态环境效益。
本文首先分析了人工湿地的概念、人工湿地的净化机理和优点，其次分析了人工湿地在城市污水处理领域的应用。
关键词：人工湿地；污水机理；净化技术中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号：近年来，随着全球经济的快速发展，工、农业污水的排放量持续增加，水污染现象日趋严重，例如：水体富营养化、水体的生态结构受到破坏、水体系统的平衡受到破坏、水体功能退化及对水生动物造成危害等，因此，能够高效、低成本的解决水质污染问题是一个热点课题。
传统的污水处理技术虽然具有处理效果好的优点，但是由于其基建投资大，运行费用高，因此极难得到大范围的推广和使用，尤其是对于那些偏远的农村地区。
在这种情况下，积极寻求高效、低成本的污水处理技术就显得日益紧迫，而人工湿地正是在此种条件下发展起来的一种简便有效的污水处理技术。
1、人工湿地的概念、净化机理及优点1.1、人工湿地的概念人工湿地是属于人工建造和模拟监控的一种类似于沼泽的地面，是一种通过自然系统的物理、化学和生物三者共同的协作作用来达到目的的一种新型的污水处理技术。
1.2、人工湿地的净化机理自20世纪70年代，污水处理领域出现了一种新型的污水处理技术—人工湿地技术。
至今，人工湿地技术已经经过了30年的发展，处理模式也变得更加多样化。
依据污水在湿地系统的存在形式，可以分为两种类型：表流湿地和潜流湿地。
表流湿地是属于自由水面湿地，在湿地中种植的植物主要有挺水和浮水植物，例如：香蒲、菖蒲、荇菜、凤眼莲等。
净化机理过程是：向湿地表面布有可以形成地表水流的水，污水在湿地表面流动时，可与湿地的土壤和植物进行充分接触，尤其是和植物的生物膜接触，在接触的过程中通过物理、化学及生物三者的共同作用，使水质实现充分的净化。
人工湿地对水污染的净化效果人工湿地是近年来兴起的一种水生态修复技术，通过人工建设模拟天然湿地的生态系统，可以有效地净化水污染，改善水质环境。
本文将探讨人工湿地在水污染净化中的重要作用，以及其净化效果的影响因素。
1. 人工湿地的构建与原理人工湿地是通过模拟天然湿地的水文环境、水生植物和微生物的生态系统来进行构建的。
通常，人工湿地可以分为水平流人工湿地和垂直流人工湿地两种形式。
水平流人工湿地主要利用水流的水平流动，通过湿地植物和微生物的作用去除水中的污染物。
而垂直流人工湿地则通过水的垂直流动，使水在多层介质中流动，净化水质。
2. 人工湿地的水污染净化机制人工湿地净化水污染的机制包括物理、化学和生物三个方面。
物理净化作用主要是通过湿地植物的吸附和沉积作用，去除水中的悬浮颗粒、悬浮物和一些难以溶解的有机物。
化学净化作用则是通过湿地植物的分泌物和微生物的代谢作用，将水中的溶解性有机物和重金属转化为无毒化合物，从而净化水质。
生物净化作用则主要是指湿地植物和微生物对水中有机物和营养物的去除作用。
湿地植物通过吸收和代谢有机物和养分，有效减少水中的营养盐含量。
同时，湿地植物的根系也提供了一个良好的生物室内环境，有利于微生物的繁殖和降解水中的有机物。
3. 人工湿地的净化效果人工湿地净化水污染的效果受到多种因素的影响。
首先，植物种类的选择是影响净化效果的关键。
不同种类的湿地植物对不同污染物的去除效果有差异。
例如，硝酸盐对生长缓慢的湿地植物具有较好的去除效果，而有机物对快速生长的湿地植物的去除效果更好。
其次，湿地的水力条件对净化效果也有影响。
水流速度适中的情况下，有利于净化物质通过植物根系和介质的吸附和解析作用。
较快的水流速度会削弱物质的吸附作用，而较慢的水流速度则会导致湿地内水淤积，影响净化效果。
此外，湿地的水深和面积大小也会影响其净化效果。
较深的湿地可以提供更多的生境空间，促进水生植物和微生物的生长和繁殖，增加净化效果。
复合垂直流-水平流组合人工湿地对污水的净化效果摘要：采用下行流和上行流复合垂直流以及水平流组合人工湿地系统对污水进行处理。
主要分析组合人工湿地系统在不同季节、不同水力负荷条件下对污水的净化效果。
关键词：组合人工湿地系统；水力负荷；净化效果一、材料与方法（一）试验装置根据本次试验要求，在实验室中建立组合人工湿地装置，具体工艺流程是：污水首先经废水箱完成搅拌，再通过蠕动泵泵入复合垂直流人工湿地装置。
复合垂直流人工湿地分别由下行流和上行流组成，内部填充粒径为5cm左右的砾石。
其中，上行流湿地填充高度要高于下行流湿地，分别是50cm和46cm。
复合垂直流湿地出水通过上端的出水阀后流入第二级水平流湿地，采用左侧进水，右侧出水的推流式，填充基质是陶粒和砾石的混合物，基质填充高度为25cm。
湿地植物选用菖蒲。
（二）试验用水本试验污水取自某河道，河道水质为劣V类。
（三）试验方法分析不同季节、不同水力负荷条件下，组合人工湿地系统对污染物的去除效果。
在装置安装完成之后，进行试运行，定期检测出水中高猛盐酸指数、TN、TP以及氨氮的浓度。
在装置运行稳定之后，研究不同的工艺参数对运行效果的影响。
试验设置两个取样点，分别对复合垂直流人工湿地出水和水平流人工湿地出水进行取样。
二、结论与讨论（一）组合人工湿地系统对TP的去除效果TP的净化主要是通过填料床的物理和化学反应的作用、微生物的同化作用以及植物的摄取作用来完成。
在不同季节、不同水力负荷的影响下，组合人工湿地系统对于TP的净化效果如图1所示。
由图1知，组合人工湿地系统在秋季水力负荷为0.3m3（m2·d）时，对TP的净化效果最为理想。
这主要是因为在秋季时，系统中的微生物的数量最多，并且同化能力达到最强的状态。
在水力负荷过低时，容易造成系统总的氧含量急剧减少，使得微生物过量吸收的磷又重新被释放出去，降低TP的净化效果。
而在水力负荷过大时，水流速度也非常大，又容易导致之前被吸收的磷随水流直接冲出系统，从而影响TP的去除率。
垂直流人工湿地工作原理垂直流人工湿地是一种利用湿地生态系统对废水进行处理的一种方法。
它是通过模拟自然湿地的生物、化学和物理过程，将废水中的有机物、氮、磷等污染物质降解、吸附和沉淀，最终实现水体的净化和治理。
垂直流人工湿地主要由水池和湿地植物两个主要部分组成。
水池是废水净化的主要场所，它通常分为进水池、沉淀池和出水池三个部分。
废水首先进入进水池，通过网格和格栅的过滤作用，去除较大的悬浮颗粒和杂质。
然后，废水进入沉淀池，在沉淀池中，废水的流速减慢，使得其中的悬浮物质和颗粒沉降到底部。
经过沉淀后的废水再进入出水池，准备进入湿地植物的处理阶段。
湿地植物是垂直流人工湿地的核心组成部分，它们承担着生物降解和吸附污染物的重要任务。
湿地植物通常选择具有较强的耐污和净水能力的植物种类，如芦苇、香蒲、菖蒲等。
这些湿地植物具有较大的叶面积和丰富的细菌群落，能够吸附和降解废水中的有机物质和氮磷等营养物质。
同时，湿地植物的根系结构也为水体提供了良好的氧气供应和底质过滤作用，促进废水的净化。
垂直流人工湿地的工作原理主要包括生物降解、物理过滤和化学反应三个方面。
首先是生物降解，湿地植物的根系和微生物共同发挥着降解有机物质的作用。
植物根系分泌的黏液能够吸附并降解废水中的有机物质，同时根系附着的微生物也能够通过代谢作用将有机物质降解为无机物质。
其次是物理过滤，湿地植物的细长根系能够起到过滤和吸附颗粒物质的作用，将废水中的悬浮颗粒和杂质截留在根系附近。
最后是化学反应，湿地植物和根系分泌的物质能够改变水体的pH值和氧气含量，促进废水中的化学反应，如磷酸盐的沉淀和硝化反应等。
通过这些物理、化学和生物过程的作用，垂直流人工湿地能够有效地降解废水中的有机物质、氮磷等污染物质，使水体得到净化和治理。
同时，垂直流人工湿地还具有成本低、运维简单、对环境友好等优点，被广泛应用于城市生活污水、工业废水等领域的处理和治理。
垂直流人工湿地是一种利用湿地生态系统对废水进行处理的方法。
人工湿地污水处理引言人工湿地是指通过模仿自然湿地的生态功能，利用植物、土壤和微生物等生态系统组成部分，对污水进行净化的技术。
随着城市化进程的加快，污水处理成为城市建设中的重要环节。
人工湿地污水处理技术因其低成本、高效率和环境友好等优势，在近年来得到了广泛的关注和应用。
本文将对人工湿地污水处理技术进行详细介绍。
人工湿地污水处理的原理人工湿地污水处理的原理和自然湿地净化污水的原理类似。
通过植物的吸收和根系微生物的降解作用，以及土壤的过滤和吸附作用，对污水中的有机物、氮、磷等进行去除。
具体而言，人工湿地主要通过以下几个过程实现污水的净化：1.植物根系吸收：湿地植物的根系可以吸收水中的营养物质和微量元素，其中包括污水中的氮、磷等营养物质。
2.土壤过滤：污水经过湿地中的土壤层时，可以通过土壤颗粒的过滤和吸附作用，去除其中的悬浮颗粒和一些有机物。
3.微生物降解：湿地土壤中存在着丰富的微生物群落，这些微生物可以通过降解作用，将污水中的有机物分解为无机物。
4.氮磷去除：湿地内的特定植物和土壤微生物可以通过吸收和转化等过程，去除污水中的氮、磷等营养物质，防止它们进入水体，造成水质污染。
人工湿地的类型根据不同的处理方式和结构形式，人工湿地可以分为以下几种类型：1.表面流人工湿地：污水通过人工湿地的地表流动，植物根系和土壤层对其进行净化。
这种类型的人工湿地适用于处理较小规模的污水，并且能够提供较好的景观效果。
2.垂直流人工湿地：污水以垂直流动的方式通过人工湿地，其中包括垂直流床和垂直流滤池。
这种类型的人工湿地具有较高的容积负荷和较大的处理效率。
3.人工湿地-水体界面湿地：将人工湿地与水体结合起来，通过水体的循环流动，实现污水的净化。
这种类型的人工湿地适用于水质改善和生态景观的构建。
4.陆地人工湿地：将人工湿地建在陆地上，通过植物根系和土壤层对污水进行净化。
这种类型的人工湿地适用于处理较大规模的污水，并且能够节约土地资源。
垂直潜流人工湿地施工方案目录一、前言 (3)1.1 工程背景 (4)1.2 方案编制依据 (5)1.3 方案目标 (6)二、工程概况 (7)2.1 工程地点与规模 (8)2.2 工程地质条件 (8)2.3 水文气象条件 (9)2.4 工程施工特点及难点 (10)三、施工准备 (12)3.1 施工材料准备 (13)3.1.1 基础处理材料 (15)3.1.2 植物材料 (16)3.1.3 配件及设备 (18)3.2 施工设备选择 (19)3.3 施工队伍组织 (20)3.4 施工现场布置 (21)四、施工方法与工艺 (22)4.1 基础处理施工方法 (23)4.1.1 地基清理与平整 (24)4.1.2 基础开挖与铺设 (25)4.1.3 地基加固处理 (27)4.2 植物种植与安装 (29)4.2.1 植物种类选择 (30)4.2.2 植物种植布局 (31)4.2.3 植物定植与养护 (33)4.3 过滤系统施工 (34)4.3.1 过滤材料选择 (35)4.3.2 过滤池建造与结构设计 (36)4.3.3 过滤系统安装与调试 (37)4.4 排水系统施工 (39)4.4.1 排水管道铺设 (40)4.4.2 排水泵选型与安装 (41)4.4.3 排水系统试运行与调试 (42)五、施工期监测与维护 (42)5.1 施工期监测内容与方法 (43)5.1.1 地基与基础监测 (45)5.1.2 植物生长监测 (46)5.1.3 系统运行状态监测 (47)5.2 工程维护与管理 (48)5.2.1 日常保养与维护 (50)5.2.2 定期检查与维修 (51)5.2.3 故障处理与应急响应 (53)六、环境保护与安全保障 (54)6.1 环境保护措施 (55)6.1.1 施工噪声控制 (56)6.1.2 废水处理与回用 (57)6.1.3 生态保护与恢复 (58)6.2 安全保障措施 (59)6.2.1 施工现场安全管理 (60)6.2.2 个人防护装备使用 (61)6.2.3 应急预案制定与演练 (62)七、结论与建议 (64)7.1 方案总结 (65)7.2 存在问题与不足 (66)7.3 改进建议与展望 (67)一、前言本施工方案旨在指导垂直潜流人工湿地的建设工作，综合考虑环境修复、水质净化、资源循环利用的多重目标，以实现高效率、低成本、环境友好型的污水处理解决方案。
人工湿地污水处理技术概述人工湿地（Constructed Wetlands，CWs）是人工建造和监督控制的具有针对性的仿照或模拟天然湿地的功能和构造的体系。
一般来说，人工湿地是一个独特的生态系统，在一定长宽比及地面坡度的洼地上用土壤、沙、石等级配构建而成填料床，并且在床体上种植处理性能好、成活率高、抗水性强、生长期长、美观且具有经济价值的水生植物（芦苇、香蒲、美人蕉等），同时填料表面上生存着动物、微生物等，其污染物降解能力甚至高于天然湿地。
人工湿地通过物理、化学和生物的协同作用来实现对污水的净化作用，且促进污水中碳、氮、磷等营养物质的良性循环，达到污水处理与资源化的最佳效益，具有投资低、运行费用低、管理要求低、产泥量少等优点。
人工湿地可根据植物、用途以及水体流动等多种方式来分类。
根据湿地中主要植物形式可分为浮水植物系统、沉水植物系统以及挺水植物系统。
浮水植物主要用于氮、磷的去除和提高传统稳定塘效率，该种植物种类繁多，习性各异，大小不一。
沉水植物系统中植物光合作用的组织全部潜在水中，应用较少。
目前，应用较广泛的是挺水植物系统，通常情况下所说的人工湿地系统都是指挺水植物系统。
按照用途来分类，人工湿地主要可分为以下类型：①人工抗洪湿地，用于控制洪水或者泄洪；②人工生态湿地，协助天然湿地保护生物多样性；③人工处理湿地，用于污染治理。
在工程实例中，大多数小规模人工湿地以污染治理为目的，即为人工处理湿地。
人工湿地污水处理技术广泛应用于污染水体的水质净化与恢复、面源污染控制、雨水处理与利用、污水处理等领域，具有投资及维护费用低、出水水质好、二次污染小等优点，是削减污水处理厂二级出水中氮、磷污染物的有效工艺之一。
它不仅可满足二级出水脱氮除磷的水质要求，而且可大幅削减进入受纳水体的污染负荷，在一定程度上保障受纳水体的水质需求，具有良好的环境效益和经济效益。
2.1 人工湿地的构成人工湿地主要由填料床、水生高等植物和微生物组成。
高效垂直流人工湿地系统水质净化技术摘要：垂直流人工湿地技术作为绿色环保的污水处理新技术，已成为环境科学研究的重要领域之一。
本文系统地介绍了垂直流人工湿地处理系统中植物、基质和微生物等组成部分对污水的去除作用，讨论了能对净化功能造成影响的主要因素如基质选择和堵塞问题，并提出垂直流人工湿地在我国污水处理领域的应用局限及发展趋势。
关键词：垂直流人工湿地；污水；净化功能；影响因素人工湿地是一种低投资、低能耗、低处理成本和具有氮磷去除功能的废水生态处理技术，已逐渐被世界各国所接受。
在欧洲和北美，数以千计的天然湿地和人工湿地被广泛应用于处理多种废水，其中包括城市污水、工业废水、农业径流、城市暴雨、填埋场沥滤液和矿山酸性排水[1-3]。
它的原理主要是利用湿地中基质、水生植物和微生物之间的相互作用，通过一系列的物理的、化学的以及生物的途径净化污水。
人工湿地根据水面的位置可分为两种类型: 表流人工湿地和潜流人工湿地。
相比表流人工湿地，潜流湿地保温效果好，处理效果受气候、季节的影响较小，并且运行过程中若管理得当还可以有效防止蚊蝇滋生和产生臭味，目前国内外多采用潜流人工湿地处理污水[4]。
潜流人工湿地根据主导水流可分为水平流和垂直流，垂直流人工湿地占地面积更小、供氧条件好、水力操作简单，系统运行初期便有良好的净化效果[5]。
复合垂直流人工湿地通常用于市政水的处理，尤其适用于对氨氮排放量有严格要求的领域，在实现水体和生态修复方面有较广泛的应用范围。
1.垂直流人工湿地的特点垂直流人工湿地系统净化功能强。
不仅能有效去除污水中悬浮物、有机污染物、氮、磷，而且对重金属、细菌、藻毒素、外源生物活性物质和环境激素类物质等也有比较理想的去除效果；适用范围广。
不仅可对污水进行集中处理，而且可因地制宜进行分散处理；不仅可用于生活污水、城市综合污水处理，还可用于湖泊水体修复以及部分行业废水的处理，如农业、养殖、矿山等。
常年运行比较稳定，即使在冬季也有较好的净化效果。
建设、运转费用低，尤其是运转费低。
与景观建设相结合，具有净化美化环境的效果。
贴近自然，没有环境扰动。
目前，复合垂直流人工湿地系统已在我国许多退化和受损湖泊中成功推广应用，对生活污水、城镇综合污水和医疗废水也有较好的处理效果[6, 7]。
2.垂直流人工湿地的净化功能垂直流人工湿地对污染物的处理综合了物理、化学、生物和植物的作用。
填料表面和植物根系中生长了大量的微生物形成的生物膜，废水流经时，固体颗粒被填料及根系阻挡截留，有机质通过生物膜的吸附及同化、异化作用而得以去除。
床层中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，保证了废水中的氮、磷不仅能被植物及微生物作为营养成分直接吸收，还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用从废水中去除，最后通过湿地基质的定期更换或收割使污染物最终从系统中去除[8]。
垂直流人工湿地主要作用机理见表1。
表格1垂直人工湿地系统去除污染物的机理反应机理对污染物的去除与影响物理沉降可沉降固体在湿地及预处理的酸化（水解）池中沉降去除；可絮凝固体通过絮凝沉降去除，在此沉降过程中BOD、N、P、重金属、难降解有机物、细菌和病毒等得到部分去除过滤通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用使可沉降及可絮凝固体被阻截而去除化学沉淀磷及重金属通过化学反应形成难溶解化合物或与难溶解化合物一起沉淀去除吸附磷及重金属被吸附在基质和植物表面，某些难降解有机物也能通过吸附作用去除分解通过紫外辐射、氧化还原等反应过程，使难降解有机物分解或变成稳定性较差的化合物生物微生物代谢分解；通过生物硝化-反硝化作用去除N；微生物将部分重金属氧化并经阴截或结合而去除植物植物代谢通过植物对有机物的吸收而去除，植物根系分泌物对大肠杆菌和病原体有灭活作用植物吸收相当数量的N、P、重金属及难降解有机物被植物吸收而去除自然死亡细菌和病毒处于不适宜环境中会自然腐败、死亡从表1可知，湿地系统通过物理、化学、生物和植物的综合反应过程将水中可沉降固体、胶体物质，BOD、N、P、重金属、难降解有机物、细菌和病毒等去除，显示了强大的多功能净化能力。
2.1湿地植物常见的湿地植物有：芦苇、香蒲、灯心草、风车草、水葱、香根草、浮萍等，其中应用最广的是芦苇。
植物的选择最好是取当地的或本地区天然湿地中存在的植物，以保证对当地气候环境的适应性，并尽可能地增加湿地系统的生物多样性以提高湿地系统的综合处理能力。
人工湿地系统要求水生植物对各种高浓度的污染物有一定的承受能力。
所选的植物品种要能更有效地利用多余的营养物，或更能忍受污染物，植物的改变对污染物的去除是有利的。
不同的生长环境，适宜的湿地植物是不同的。
Cheng[9]等利用风车草能吸收富集水体中30%的铜和锰，对锌、镉、铅的富集也达5%-15%。
骆世明[10]在用潜流人工湿地处理养猪场废水的研究中发现，风车草和香根草人工湿地对有机物有较强的缓冲能力，冬季两湿地的BOD去除率可以达到70%-90%。
2.2基质基质又称基质滤料，主要包括土壤、砂土、砾石等。
基质是湿地植物和微生物赖以生存的基础，这些基质一方面为微生物的生长提供稳定的依附表面，同时也为水生植物提供了载体和营养物质，并为湿地中大部分的物理、化学和生物反应提供反应界面。
基质对污水的净化主要通过物理和化学途径来实现，如吸收、吸附、离子交换、络合反应等。
贺峰[11]等运用复合垂直流人工湿地对基质中氮的积累规律探究表明，系统基质对氮的积累主要发生在表层。
基质对磷的吸附是湿地去除磷的首要因素，主要机理在于基质中的Al3+、Fe3+、Ca2+等能与可溶性无机磷化物形成不溶性磷酸盐而使磷固定下来，但这种吸附沉淀不是永久性的，当基质吸附磷达到饱和状态时，就会产生磷的释放。
基质表面及植物根系有利于生物膜的附着，基质对污水的净化依赖于生物膜中大量的微生物群体。
李今[12]等从基质生物膜量、生物膜厚度和脱氢酶活性等方面研究了以复合垂直流人工湿地中基质颗粒作为附着生长载体的生物膜的特性。
结果表明，复合垂直流人工湿地中，基质生物膜的形成时间为40-60 d。
进水水质不同，基质生物膜的形成时间有差异，进水中相对高的营养水平有利于基质生物膜的积累，60 d内形成的稳定生物膜量相差1.59倍；生物膜活性也较大，平均相差1.5倍。
不同发育程度的生物膜表现出的活性不同，最佳活性厚度为150 μm。
人工湿地中不同层次基质生物膜厚度差异显著，最表层0-5 cm层次基质生物膜厚度2-3倍于10 cm以下层次，为最佳活性厚度的3-4倍，其生物膜的过量积累不仅不利于处理效率的提高，且易造成人工湿地的堵塞。
2.3微生物在人工湿地系统净化污水过程中，基质中的微生物起到十分重要的作用，一方面它们既是生态系统中的重要组成部分，另一方面又是有机污染物去除的积极分解者，它们的组成以及功能的发挥将直接影响人工湿地的净化效果。
垂直流人工湿地对氮的去除主要通过硝化和反硝化作用实现，硝化细菌是好氧型菌，分布在湿地基质层的表层，基质底层的厌氧状态则有利于反硝化细菌的生存。
邓欢欢[13]等深入研究人工湿地净化机理，利用biolog微平板，研究了垂直流人工湿地基质微生物群落结构及代谢特性。
平均色度变化（AWCD）表明基质上层微生物群落碳源代谢能力要小于下层碳源代谢能力，对不同碳源利用特性分析表明垂直流人工湿地基质微生物对糖类利用较好，对胺类、氨基酸、羧酸和聚合物其次，对酚类利用能力较差。
主成分分析(PCA)结果表明人工湿地不同栽种植物和不同深度类型的基质微生物群落具有各自不同的群落结构和代谢特征。
功能多样性指数研究显示，不同样点间丰度差别较小，而多样性和均匀性指数都是下层要高于上层，风车草湿地高于香蒲湿地。
研究表明垂直流人工湿地基质微生物群落的结构和代谢特性受到不同环境和栽种植物影响,具有不同的代谢特点。
3.影响垂直流人工湿地净化功能的主要因素垂直流人工湿地的净化效果受多种因素影响，这些因素主要包括水力因素、基质选择和堵塞问题。
3.1水力因素由于植物吸收营养物质及微生物分解污染物都需要一定的时间才能完成，所以水在湿地停留的时间越长（最好接近于理论停留时间），就越能有效地吸收污水中的营养物质和沉降污水中的颗粒污染物。
张翔凌等[14]以沸石、无烟煤、页岩、蛭石、砾石、陶瓷滤料、高炉钢渣、生物陶粒等8种基质为材料，在1 000-2 500 mm/d的高水力负荷条件下，研究了不同基质在垂直流人工湿地模拟柱中运行1年的水力学特性和系统堵塞动态。
结果表明：基质系统的水力停留时间和水头损失可间接反映湿地堵塞状况;基质自身结构与其水力学特征密切相关。
生物陶粒、高炉钢渣和沸石3种基质分别填充的系统内部水头损失较小、水力停留时间短、堵塞不明显；砾石、蛭石堵塞较为严重。
通过对不同基质的含水率和孔隙率的分析发现，基质的高含水率（如蛭石）有利于垂直流人工湿地对污染物的去除，但却不利于湿地的运行管理；基质的高孔隙变化率（如页岩和砾石）是湿地系统发生堵塞的重要驱动因素。
因此,如何根据不同结构特性和水力学特征选择基质对垂直流人工湿地的设计和运行管理非常关键。
水力负荷即单位湿地面积、单位时间所处理的污水体积，它反映了湿地的处理能力，水力负荷的大小直接影响到系统对污水的净化效果。
我国在运用垂直流人工湿地技术时，是将其作为二级处理的替代技术，必须提高人工湿地的水力负荷。
因此，选择理想的负荷以达到最佳的净化效率是垂直流人工湿地在实际运行中应予以考虑的关键因素。
3.2基质的选择不同的基质类型对污染物的去除机理不同，去除效果也不同。
近年来, 随着人工湿地处理技术的发展，目前研究和应用较多的基质包括碎石、沸石、钢渣等。
沸石内部的铝硅酸盐骨架、孔道和孔穴具有可交换的阳离子，应用中表现出良好的离子交换性能，同时空穴和孔道有很大的比表面积，允许一定大小的分子自由移动，决定了沸石对气体、液体均具有良好的吸附性能。
垂直流人工湿地因其水力停留时间短，故具有占地面积较小的优点，但较短的水力停留时间又会影响处理出水水质，因此需要强化基质的处理能力。
张翔凌[15]选取砾石、沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、高炉钢渣、圆陶粒8种填料，在较高水力负荷（1 000-2 500 mm·d-1）的条件下，进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验。
结果表明，无烟煤、圆陶粒、砾石具有较好去除有机物的能力，对COD的去除率达到50%以上；钢渣和无烟煤对BOD 的去除率达到70%以上。
沸石和陶瓷滤料对总氮和氨氮的去除率达到70%以上，其他几种填料对总氮和氨氮的去除率仅为20%左右。
高炉钢渣和无烟煤具有较好去除磷的能力，高炉钢渣对总磷和总溶解性磷的去除率达到90%以上，无烟煤对总磷和总溶解性磷的去除率达到60%-70%。
