本论文旨在构建铁碳微电解耦合人工湿地系统对有机氯农药百菌清、α-硫丹和β-硫丹,有机磷农药毒死蜱以及拟除虫菊酯类农药溴氰菊酯组成的混合农药进行去除研究,其研究内容主要包括:(1)以铁碳填料对废水中磷酸盐、COD、氨氮的去除效果以及可生化性的提高为目标,采用单因素分析法,优化铁碳填料的制备方法,筛选出制备铁碳填料的铁粉、碳粉的最佳配比,高岭土的最佳含量,最佳的焙烧温度以及最适宜的焙烧时间,并对其性能进行表征。(2)构建两个条件完全相同的铁碳微电解耦合人工湿地系统,分别选取风车草和美人蕉作为湿地植物,考察系统在不同水力停留时间下对磷酸盐、COD、氨氮的去除效果,筛选出系统运行所需的最佳湿地植物和水力停留时间,进行后续的系统对混合农药的去除研究。(3)实验采用人工配水,以百菌清、α-硫丹、β-硫丹,毒死蜱以及溴氰菊酯组成的混合农药为研究对象,对比分析铁碳微电解耦合人工湿地系统和传统人工湿地系统对混合农药的去除能力;同时对比分析铁碳微电解耦合人工湿地系统和传统人工湿地系统对磷酸盐、COD以及氨氮的去除效果,在混合农药每一个投加浓度阶段结束时,分别检测铁碳微电解耦合人工湿地系统和传统人工湿地系统植物组织对百菌清、α-硫丹、β-硫丹、毒死蜱、溴氰菊酯的吸收量,并且在混合农药每一个投加浓度阶段结束后的恢复期,系统对磷酸盐、COD以及氨氮的去除效果。(4)考察混合农药对铁碳微电解耦合人工湿地系统中微生物群落以及脲酶、脱氢酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶、酸性磷酸酶的酶活性影响,并结合铁碳特性探究系统对混合农药废水的去除机理。通过本研究可以得到如下结论:(1)在制备铁碳填料时,根据对磷酸盐、COD、氨氮的去除以及对废水可生化性提高情况可得,制作铁碳填料的铁粉、碳粉的最佳质量配比是2:3,高岭土的最佳含量为30%,最佳的焙烧温度为900℃,最佳的焙烧时间为4h。制备出的铁碳填料是有足够抗压强度,比表面积相对较小的介孔材料,吸附能力比较有限。(2)在相同的水力停留时间下,种植美人蕉的铁碳微电解耦合人工湿地系统对磷酸盐、COD以及氨氮的去除效果明显优于种植风车草的系统,故将美人蕉选作后续实验的湿地植物。种植美人蕉的系统水力停留时间为2天时对磷酸盐、COD和氨氮的平均去除率比水力停留时间为1天时分别高出16.59%、26.43%和26.55%,说明系统在水力停留时间为2天时对磷酸盐、COD和氨氮的去除效果要远优于水力停留时间为1天时的。系统水力停留时间为3天时对磷酸盐、COD和氨氮的平均去除率比水力停留时间为2天时分别高出4.10%、5.86%、5.52%,说明系统在水力停留时间为3天时对磷酸盐、COD和氨氮的去除效果稍好于水力停留时间为2天时的,综合考虑运行过程中时间和经济成本的因素,故而将后续实验的水力停留时间选定为2天。(3)在向铁碳微电解耦合人工湿地系统和传统人工湿地系统投加低浓度的混合农药时,铁碳微电解耦合人工湿地系统对百菌清、α-硫丹、β-硫丹、毒死蜱、溴氰菊酯的平均去除率分别比传统人工湿地系统高6.38%、3.08%、5.60%、7.62%、6.30%,铁碳微电解耦合人工湿地系统对磷酸盐、COD、氨氮的平均去除率分别比传统人工湿地系统高31.14%、28.15%、37.22%;在向两个系统投加中浓度的混合农药时,铁碳微电解耦合人工湿地系统对百菌清、α-硫丹、β-硫丹、毒死蜱、溴氰菊酯的平均去除率分别比传统人工湿地系统高7.85%、6.32%、8.77%、8.39%、11.88%。铁碳微电解耦合人工湿地系统对磷酸盐、COD、氨氮的平均去除率分别比传统人工湿地系统高33.74%、33.42%、40.20%;在向两个系统投加高浓度的混合农药时,铁碳微电解耦合人工湿地系统对百菌清、α-硫丹、β-硫丹、毒死蜱、溴氰菊酯的平均去除率分别比传统人工湿地系统高9.3 8%、6.32%、8.77%、8.39%、11.88%,铁碳微电解耦合人工湿地系统对磷酸盐、COD、氨氮的平均去除率分别比传统人工湿地系统高40.24%、37.34%、43.31%。说明铁碳微电解耦合人工湿地系统对磷酸盐、COD、氨氮的去除效果远优于传统人工湿地系统,且铁碳微电解耦合人工湿地系统抵抗混合农药冲击的能力,系统的稳定性以及恢复性均优于传统人工湿地系统,铁碳微电解耦合人工湿地系统对污染物有更好的可持续处理能力。(4)铁碳填料对混合农药的吸附能力不强,但可以为人工湿地系统的持续运行提供保障,并通过微电解场将混合农药等有机污染物进行分解,从而提高混合农药的生物降解性,同时为铁碳微电解耦合人工湿地系统内的微生物提供附着位点,有利于混合农药等有机污染物后续的生物降解,维持系统的高效稳定运行。并且铁碳填料有利于提高系统对磷酸盐的去除效果。在混合农药投加前后,铁碳微电解耦合人工湿地系统中铁碳层和沸石层的微生物群落结构均有显著变化,其中在铁碳层相对丰度变化较为显著的是变形菌门和肠杆菌属,它们的相对丰度分别提高了 10.7%和16.6%;在沸石层相对丰度变化较为显著的是不动杆菌属和肠杆菌属,其中不动杆菌属的相对丰度减少了 39.6%,肠杆菌属的相对丰度增加了 42.5%。百菌清在铁碳层中主要依靠肠杆菌属、假单胞菌属、苍白杆菌属和黄杆菌属降解,百菌清在沸石层中主要依靠的是肠杆菌属进行降解。硫丹在铁碳层主要依靠肠杆菌属、假单胞菌属、苍白杆菌属,黄杆菌属,不动杆菌属以及芽孢杆菌属进行降解;硫丹在沸石层主要依靠肠杆菌属进行降解;毒死蜱在铁碳层主要依靠肠杆菌属,不动杆菌属,黄杆菌属和假单胞菌属,气单胞菌属进行降解,毒死蜱在沸石层主要依靠肠杆菌属进行降解;溴氰菊酯主要是依靠铁碳层的假单胞菌属,芽孢杆菌属进行降解,沸石层的微生物对溴氰菊酯的降解作用非常有限。系统中氨氮主要依靠铁碳层的陶厄氏菌属、硝化螺旋菌属、氢噬胞菌属以及沸石层的鞘氨醇单胞菌属、生丝微菌属进行去除。系统内沸石层中脲酶、脱氢酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶以及碱性磷酸酶五种基质酶的活性均高于铁碳层的,并且投加混合农药后系统内脲酶、脱氢酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶以及碱性磷酸酶五种基质酶的活性均出现了下降,这说明混合农药的投加对系统基质酶活性产生了较大的影响和冲击。