PKA湿地技术（垂直流人工湿地）

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一、技术简介

　　PKA湿地技术是垂直潜流型人工湿地的一种。起源于德国60年代，由德国Seidel博士研发成功，1974年世界第一个湿地污水处理系统在西德建成，随后在欧美等发达国家得到迅速发展。经过五十多年的发展，德国人工湿地技术已成为德国联邦环境部重点推广技术，并制定了相应的设计和建造规范。





PKA湿地现场图

　　PKA人工湿地：利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，污水经过人工湿地净化后，从人工湿地处理排出的水体达到广东省《农村生活污水处理排放标准》（DB44/2208-2019）中的一级标准。







　　　　PKA模型图

　　PKA湿地污水处理技术认为氧气进入湿地的途径有三种：（1）单纯依靠植物吸收占12.5%；（2）大气层与湿地表层介质层的氧气扩散占42.5%；（3）不同介质层之间、介质与介质之间形成的氧气对流占45.0%。PKA湿地污水处理技术是环境工程学与土力学相互结合渗透的学科。18年PKA湿地污水处理实践与上千个应用案例，经验累积研发成功的PKA湿地，为好氧、厌氧微生物提供了最佳繁殖环境的介质层构建，使污水处理工艺达到最大化，介质层的介质粒径配合比、组成成分、厚度和它的污水处理能力的关系，介质层每层孔隙率和渗透系数、介质层综合孔隙率和渗透系数、水饱和度、颗粒间作用力（van-der-Waals作用力和Coulomb作用力）等。介质不仅过滤固体物、固定由细菌引起的薄膜，而且通过表面的吸附和氧化作用提高对污染物的去除。PKA湿地的先进性尤其体现在五层由不同成分介质按特定配比混合组成的介质层。每层介质层由不同介质按特定配比混合组成，介质不仅过滤固体物、固定由细菌引起的薄膜，而且通过表面的吸附和氧化作用提高对污染物的去除。介质层由上至下分为好氧区、兼氧区、厌氧区，为好氧微生物、厌氧微生物提供生长和工作环境。湿地植物如菖蒲、西伯利亚鸢尾、旱伞草、美人蕉等经先前培育驯化，使其根系更适应污水环境，增强处理吸收功效，植物根系纵横生长，为湿地几十年正常运行起到了疏通介质的作用，稳定了介质的水渗透性。

　　二、适用范围

　　PKA湿地技术主要适用农村生活污水治理、景观水处理、河道水处理、中水回用及高浓度废水后续深度处理。

　　三、技术内容

　　工艺流程：污水通过污水管道，汇集到污水调节池。污水调节池分4个舱，前三个舱体的舱与舱之间、在三分之一位置联通，避免污水携带的漂浮物进入下一舱，并给予污水中的固体物充分沉淀。第四舱体为污水提升泵舱。污水经污水泵提升至PKA湿地上层出水。通过五层特殊构建的介质混合层，渗透至PKA湿地底层出水。污水在渗透过程中，综合物理、化学、生物三种功效，综合好氧、兼氧、厌氧三种反应，使污水净化工艺达到最大化。PKA湿地处理后的清水，通过集水管收集到控制井、最终排放或中水回用。中水回用需杀菌消毒，可用于厕所便器冲洗、绿化等植物灌溉等。整个PKA湿地污水处理系统由自控系统控制，自动运行、日常几乎无需专人管理。







　　PKA湿地工艺流程图







　　PKA湿地结构图

　　四、技术应用情况


　　4.1 PKA湿地在农村生活污水治理中的应用


















　　4.2 PKA湿地在封闭景观水体治理中的应用







　　工艺流程图

　　工艺流程：PKA湿地临靠景观水体建造。水体的取水点设置在远离湿地的位置，景观水通过一台放置在水里的潜水泵取水，通过进水管被送到PKA湿地净化处理。从湿地上层的布水管流出向下渗透，经五层介质层渗透至湿地底层，在此过程景观水中的污染物被逐步分解。由底层集水管导出就近流回景观水池。取水点和PKA湿地设置成对角线，这样一来，原本封闭、不流动的景观水体被强制性地从出水点一端流向取水点，循环净化，死水变活水。整个处理过程由自控系统控制自动运行。

　　4.3上海黄埔丽园景观水体治理案例介绍







　　建成日期：2008年

　　黄浦丽园位于上海市黄浦区的核心地段，属于2010年世博会辐射区，总建筑面积为12万平方米，为了美化环境，提升楼盘品质，特别设计了水域面积1100㎡，平均水深约1m的景观湖。PKA湿地就建在水系边上，由下游取水，上游出水，常年循环净化水体，并与小区的景观融为一体。项目建成运行2年来，水体终年清澈，运行维护用低，管理简单方便，获得物业管理单位一致好评。

　　4.4杭州艾博生物园景观水体治理案例介绍





　　建成日期：2005年

　　项目概况：艾康（杭州）生物公司是美国著名企业，为了企业形象要求景观水池终年清澈。景观水池分成户外水池2000平方米、水深0.5米和中庭水池200平方、水深0.5米两部分。均为露天、封闭水域、且相互不连通，砼结构。水池边栽植大型树种，池内养观赏鱼类，池底铺鹅卵石。为了水质终年清澈，分别建造户外PKA湿地和中庭PKA湿地，由各自的自控系统控制独立运行，循环净化水体。PKA湿地自建成后使用至今，水体全年清澈见底。

　　4.5佘山珑原别墅景观水体治理案例介绍







　　佘山珑原别墅是招商、万科联手打造，作为绿色建筑中雨水综合利用、结合景观水处理的最经典的案例。

　　景观水生态湿地处理区。项目在设计过程中，力求营造居住文化上的精神归宿，其中雨水处理回用和景观水体生态处理部分是绿色评价的重要组成部分。我司结合上海区域的气候条件、地域特征和现行技术规范及措施，充分考虑对建成环境的影响和后期管理维护等综合要素，采用PKA生态湿地对该项目雨水进行生态处理和回用。

　　4.6中国（泰州）科学发展观展示馆景观水体治理案例介绍







　　中国（泰州）科学发展观展示馆是上海世博会中国馆总设计师、中国工程院院士何镜堂先生的作品。

　　展馆中设置了雨水收集系统，结合景观水处理系统，采用德国PKA生态湿地对整体水系进行维护处理。景观水量有4000mm³，在户外绿化带中构建一块150m2的PKA湿地进行景观水、雨水处理。实现了展示馆内绿化灌溉和中央水庭的用水循环。展示馆中的生活污水经60㎡PKA湿地处理，实现污水零排放。处理后的出水用于绿化浇灌，多余水量直接排入稻河源头。

　　4.7上海檀乡湾景观水体治理案例介绍





　　建于2007年3月。

　　檀乡湾是上海上投房地产集团投资建造的由公寓、叠加别墅组成的高档住宅社区，法兰西建筑风格。售楼广告语之一是“小区采用德国PKA湿地景观水处理高新技术”。

　　为了打造亲水环境，提升檀乡湾小区品质及品位，景观设计师设计南北方向的景观水体。水域面积2800m2，平均水深0.60m，总水量2240m3。水体分上水池和下水池，上下水池有10cm落差，成瀑布造景。水池边设水位下降感应器，当蒸发、绿化浇灌致等原因，致使水池水位下降时，补水泵自动开启进行补水。补水水源为小区附近外河道，外河道属于劣V类，水质被周边居民生活污水严重污染。外河道水先由PKA湿地净化处理后再流入景观水池，仅此一项小区每年节约水资源25万立方米。本案体现PKA湿地另一大优势，被污染外河道处理后作为补充水和水池景观水的内循环净化在同一块湿地内完成。

　　五、治理成效或应用效果

　　PKA湿地配合沉淀池出水水质能够达到广东省《农村生活污水处理排放标准》（DB44/2208-2019）中一级标准。

　　PKA湿地配合AO生化处理出水水质能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A/B标准。

　　六、推广应用前景

　　PKA人工湿地技术处理污水符合国家碳中和碳排放的国际大环境，污水处理能耗低无污染等优势。

　　PKA湿地优势及特点

　建成后能用10年以上。国内运行时间最长的项目已超过18年。

　五层特殊构建的介质混合层，为微生物营建优良繁殖环境，国内唯一。

　介质层不使用泥土。湿地植物根系在介质层密布生长，外观宛如生态花园。

　无好氧曝气设施。污水处理全部由PKA湿地完成，除了一台水泵没有其他机械设备。

　对建设场地要求低，湿地通过泵采用垂直潜流布水，无需通过重力流布水，对建设场地几乎没有要求。

　运维方便。日常几乎无需管理，系统只有一台污水提升泵。

　污水处理效果好，出水达到“城镇污水处理厂污染物排放标准”一级A/B标准。

　处理规模可大可小。小至一家一户，大至上千户。

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PKA湿地优势及特点


　1、建成后能用10年以上。国内运行时间最长的项目已超过18年。


　2、五层特殊构建的介质混合层，为微生物营建优良繁殖环境，国内唯一。


　3、介质层不使用泥土。湿地植物根系在介质层密布生长，外观宛如生态花园。


　4、无好氧曝气设施。污水处理全部由PKA湿地完成，除了一台水泵没有其他机械设备。


　5、对建设场地要求低，湿地通过泵采用垂直潜流布水，无需通过重力流布水，对建设场地几乎没有要求。


　6、运维方便。日常几乎无需管理，系统只有一台污水提升泵。


　7、污水处理效果好，出水达到“城镇污水处理厂污染物排放标准”一级A/B标准。


　8、处理规模可大可小。小至一家一户，大至上千户。

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【治污水】介质复合型人工湿地农村生活污水生态处理系统
http://nbwsgz.cnnb.com.cn　　宁波五水共治网　　 2014年09月26日

　　技术名称：介质复合型人工湿地农村生活污水生态处理系统

　　所属单位：浙江达人环保科技有限公司

　　技术简介：浙江达人环保科技有限公司拥有12项国家专利，被中国科技部列入国家创新基金，被省环保厅编入《浙江省环境保护先进适用技术》。本技术不仅治理了污水，而且有效地将污水处理为中水用于农田灌溉达到节水目的，实现了“污水治理与节约水资源”的双成效。

　　技术有以下优势：(1)一次性建成后能使用五十年。(2)已经有上百个成功应用案例，成熟技术。(3)五层特殊构建的介质混合层，自主知识产权。(4)除1台水泵之外，不需要其他机械设备。(5)湿地表面不积水，闻不到臭味，外观看像生态花园。(6)处理100户农村居民污水，每天的运行成本只需1.30元，一年不到500元。

　　自2003年建造国内第一个PKA湿地污水处理项目“定海六中”，我司已完成包括中国佛学院普陀山分院在内的近百个PKA湿地项目。2011年起，我司投入舟山市农村生活污水治理工作，先行先试，在临城街道的同胜村大地沙、同胜村董家、城隍头村实施农村生活污水处理样板示范工程。污水处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

　　联系人：陆效军 联系电话：18905809922 E-mail：[url=mailtou0303xiaojun@163.com]Lu0303xiaojun@163.com[/url]

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浙江达人环保科技有限公司成立于2009年11月，注册资本1344.7万元人民币，位于浙江省舟山市定海区临城街道体育路18号。经营范围：环保工程设计、施工，环保设备安装及调试，环保技术和产品的研发及转让。达人环保是国内拥有德国PKA湿地技术，专业从事污水处理、景观水处理及景观水体生态修复的高科技企业。该公司自主研发的“介质复合型人工湿地”（德国PKA湿地技术）技术获得12项国家专利，其中4项国家发明专利，8项实用新型专利。达人环保定位为“农村污水治理专家”，主要应用自主研发的德国PKA湿地技术，为农村城镇生活污水提供低成本的解决方案，目前已在浙江省内全面推广。

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目前德国农村分流式污水处理的新办法主要包括：

分散市镇基础设施系统。德国海德堡市郊的诺伊罗特村2005年底率先建成该系统。人们在没有接入排水网的偏远农村建造先进的膜生物反应器，平时把雨水和污水分开收集，然后通过先进的膜生物反应器净化污水。这一系统不仅可以降低污水处理成本，还能在净化污水的过程中获得氮气，使污水变成“宝”，增强农村土地肥力。

PKA湿地污水处理系统。PKA湿地由介质层和湿地植物两大系统组成，利用这两大系统共同营造的生态系统，综合物理、化学、生物三种放大功效，可以使污水处理功效达到最大化。该工艺主要将农村生活污水通过水管道，汇集流入沉淀池，经过沉淀池的4层筛选之后，再经PKA湿地净化处理，然后达标排放或用于农田灌溉。该系统的运转不需要化学药剂，所有的材料都来源于大自然，对周边环境没有二次污染。湿地表面干燥，没有积水，构成景观绿地，日常运行费用低，管理方便。

多样性污水分类处理系统。德国吕贝克2000年采用多样性污水分类处理系统，将污水分为雨水、灰水和黑水。其中灰水指厨房、淋浴和洗衣等家政污水，黑水指经真空式马桶排放的厕所污水。居住区屋顶和硬质地面上的雨水被雨水管道收集，并汇入附近的地表水或者导入居住区内设置的渗水池。该渗水池属于小区的绿化设施，池底使用特殊材料如砾石等，使池中的雨水自然下渗并汇入地下水。在暴雨或降水量丰厚的情况下，还可以把多余的雨水导入相连的蓄水池，使雨水自然蒸发或通过沟渠汇入地表水。洗菜、洗碗、淋浴和洗衣等家政污水则作为灰水通过重力管道流入居住区内的植物净水设施进行净化处理。

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PKA湿地技术（垂直流人工湿地）- 广东省生态环境厅公众网 (gd.gov.cn)

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舟山覆盖率达80%！PKA人工湿地让污水变清流
一块面积大小不等的绿化带，底下是不同成分介质按特定配比混合组成的介质层，看着像个生态花园，其实，这是由浙江达人环保科技股份有限公司（以下简称达人环保）研发推出的PKA人工湿地，在这里，生活污水被净化回用。
相比于传统的人工湿地，PKA人工湿地不仅成本低，还可降低环境压力，防止二次污染。目前，该项目全市覆盖率已达到80%，在全省已建4000多个。
会“呼吸”的人工湿地
在沈家门街道中弄村村口，一个88平方米的绿化带用绿色栅栏围起，里面种植着菖蒲、美人蕉等植物，这些植物不是种在泥土里，而是直接种在石子上。
“这可不是普通的石子层，而是由沙子、石子、瓜子片等组成的介质层。”达人环保现场项目经理小姚说，植物不种在泥土中，增加了氧气进入湿地的途径，避免介质层堵塞，也为微生物营建了优良的繁殖环境。PKA湿地的先进性，就体现在这五层由不同成分介质按特定配比混合组成的介质层。小姚说，湿地无泥土的另一重好处就是表面不积水，无臭味。
来自河南的金仙杏就租住在人工湿地附近。“就隔三四米远，虽说是生活污水，但基本闻不到臭味，而且也挺美观。”她说。
湿地的外面有4个沉淀池。这是四级玻璃钢沉淀池，可以将生活污水进行简单预处理，然后由污水提升泵提升到人工湿地。
这片人工湿地就承担着中弄村44户家庭的生活污水处理，日处理污水量15.4吨。
该湿地投资、运行成本低
人工湿地，其实是一个综合的生态系统。简单来说，由人工建造和控制运行，将污水有控制地投配到湿地中，使其沿一定方向流动，在这过程中利用人工介质、植物、微生物的物理和生物作用，对污水进行一定净化和处理。
无好氧池，除了一台水泵没有其他机械设备，污水处理全部由PKA湿地完成，无需专人管理，一次性建成能用50年以上，这就是PKA人工湿地的优势所在。
“四级沉淀池代替了传统人工湿地前的厌氧池或好氧池，投资成本是原来的一半。”小姚说，采用污水泵进水，无需建造设备机房，也解决了生活污水间歇性排放带来的进水量不稳定问题，而且选用的介质和植物均为纯天然材料和物种，流程不添加任何化学物质，不增加环境压力，无二次污染。
中弄村这88平方米的人工湿地，运行成本仅为0.74元一天，一年不到300元。在处理的水质标准方面，它的进水是劣Ⅴ类水质，处理后的出水水质可达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A/B标准。
已在全省建了4000多个
处理规模可大可小是它的另一优势。PKA人工湿地的形状位置可根据现场景观需要因地制宜确定，小至一家一户，大至上千户。
目前，舟山本岛、朱家尖、岱山、嵊泗等地都已有PKA人工湿地应用，有些已经运行了10多年。“全省也已有4000多个由我们公司建成的人工湿地，并正向全国铺开。”达人环保副总经理黄丽娜介绍，除用于农村污水处理外，还被运用于河道治理、景观水水质提升等。
据了解，2009年，达人环保作为舟山市海洋经济创业创新领军人才引进，目前公司已拥有发明专利4项、实用新型10项，在申报专利5项。
简单推算：平均每户污水350公斤，需PKA湿地2平米。

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11年前，瞅准国内巨大的环保产业市场，陆效军毅然决定回国创业。他带回了德国成熟的环保技术，并在中国落地生根，也因此被提名为第五届侨界贡献奖的创新人才奖。

　　带着技术回国

　　“我还是想让我的人生再精彩一下。”一个看似简单的理由，让陆效军迈出国门，在德国一待就是7年。

　　1994年，他毕业于同济大学的土木工程专业。然而毕业后只工作了两年，他便选择了出国继续深造。在德国的卡尔斯鲁厄大学，陆效军主攻环境工程专业，取得了硕士、博士学位。

　　那么在德国这样一个福利国家成家立业可以算是“人生赢家”了吧？他却还是不安于现状。陆效军坦言：“在德国，我一个外国人不像本土的人机会那么多。我还是想要过有激情的生活，所以选择了回国创业。”

　　创业不能空有满腔热血，陆效军自然有他的独门法宝。2003年，他放弃了在德国的事业，带着他的“秘密武器”——德国PKA湿地技术回了国。

　　陆效军介绍道：“这项技术起源于德国，已经应用了五六十年，主要用于污水处理厂涉及不到的区域，比如农村的污水治理，应用领域非常广泛。”

　　“掌握了这项比较成熟的技术后，我就想尽快把它带回来。国内广大的农村还没有被关注，所以有很大的舞台在等着我！”说起回国的动因，陆效军自信满满。

　　不走寻常路

　　回国虽易，创业不易。陆效军深知这一点，因此他回国后没有立刻就白手起家，而是选择了一种特别的创业模式。

　　“出去这么多年，我对国内的情况已经很陌生了。我刚回国，不可能又有技术，又有金融方面的理念，又有很多的社会资源。所以我需要一个平台来过渡。”陆效军解释道。于是，回国后的两年内，他以第三方的身份为德国的环保公司和国内需要解决环保问题的企业牵线搭桥，三方合作，共同经营合资公司。

　　在此期间，即使忙着寻找合作伙伴、开拓市场，陆效军也从未放弃对自己这项技术的研发。“湿地是个生态系统，跟环境、气候、材料都有关，所以不能直接照搬德国的模式。”因此，陆效军回国后一边工作，一边对德国PKA湿地技术进行了二次研发，开发出了具有自主知识产权和中国特色的高效、节能、生态的人工湿地技术。

　　既有了一定的创业资本，又有了过硬的技术后，2006年，陆效军在上海注册了第一家属于自己的高科技企业——上海达人环保科技有限公司，走上了新的创业路。

　　把经验推广到全国

　　凭着在德国耳濡目染的“认真劲儿”和“团队精神”，陆效军在技术上不断创新，目前已拥有污水处理、景观水处理、河道整治等12项国家专利。11年来，他做了大大小小上百个农村污水治理的项目，遍及浙江、上海、江苏、江西、重庆等地。

　　这一切都离不开他的坚持和对自己这项技术的信任：“前些年，我们国家对农村的环保还没有特别重视，我做的项目也不多。但我不甘心让这么好的技术浪费，我希望它能改造更多的环境问题。所以我就顺势而为，等待时机的到来。”

　　果不其然，陆效军的好机会来了。去年年底，浙江省委省政府提出“五水共治”的政策，计划在未来3年内治理80%的农村污水，这让陆效军的技术派上了大用场。

　　“我们的技术现在已被浙江省认可并推荐到了全省各个县。在接下来的三四个月里，我要做500到1000个项目，这比我之前11年里做的都要多。今年年初，我把在上海和舟山的两家公司整合成了一家，未来计划把公司做上市。”陆效军哈哈大笑，对未来充满信心。