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本文阐述了多级串联人工湿地小试装置的设计，装置采用三级串联人工湿地处理单元。在传统湿地基础上加以改进，增加湿地的深度使湿地下部形成厌氧区域，与湿地前处理系统的厌氧塘作用相似。同时基质采用轻质陶粒，避免了土壤系统的板结现象，另外也可以增加表面积，有利于微生物反应进行。同时，对湿地反应装置的结构加以改进，使其可以在保持原有装置的情况下，只需要改变水流流向即可改变湿地系统的流动形式，可以处理不同类型的废水，有效节省了投资。 采用上述的人工湿地试验装置以及无植物的空白对照湿地在大连户外自然条件下进行试验，分阶段考察该工艺对大连实际城市污水处理厂二级处理出水的深度处理效果。第一阶段为装置启动阶段，运行时间从06年3月初至5月中旬，改善装置内部微生物生长环境，并定期观察植物的生长情况：第二阶段为连续运行HRT3天阶段，运行时间从5月中旬至7月下旬，采用较长的停留时间，此阶段装置对COD、TN、NH3-N、NO2-N和TP的去除率分别为75％、75％、95％、75％和50％，有植物的处理系统比无植物的空白对照系统处理效率分别提高了10％、30％、30％、20％和50％；第三阶段为连续运行HRT2天阶段，运行时间从7月下旬至8月下旬，采用较短的停留时间，此阶段装置对COD、TN、NH3-N、NO2-N和TP的去除率为85％、75％、100％、70％和98％，分别比空白对照系统提高了10％、20％、35％、25％和63％；将第二阶段和第三阶段进行对比，考察停留时间对实验装置处理效果的影响；第四阶段为间歇运行期，运行时间自8月下旬至10月中下旬，针对一级单元，进水流量和第三阶段相同，排空一天，测进水，连续进水两天，测出水，与连续运行阶段实验结果作比较考察运行方式对实验装置处理效果的影响。试验结果表明，植物在该系统中对污染物去除起到明显的促进作用，该装置能够有效降低排水中N、P的含量，对改善水质和减缓水体富营养化问题具有重要意义。