人工湿地在世界范围内被誉为一种“绿色”的环境友好型污水处理工艺。不饱和区(即基质处于非淹没状态)人工湿地可以通过高效的补氧实现氨氮(NH4+-N)和化学需氧量(COD)的高效去除。不饱和区对有机物的大量消耗导致饱和区碳氮比降低，不利于总氮脱除，需要在饱和区补充电子供体以促进反硝化过程。因此，选择合适的人工湿地不饱和区高度和促进饱和区反硝化之间耦合方式对促进湿地系统整体的脱氮除磷至关重要。
　　针对以上情况，本研究优化确定了不饱和区高度，提出了利用碳毡导电性和铁碳微电解强化电子供给的人工湿地系统。在不饱和区高度优化实验中，设置了0、10、20cm的不饱和区高度变量;考察了不同碳毡分布方式(均匀散布、垂直连接和耦合微生物燃料电池)对电子自供给效果的影响;探究了不同功能填料(生物炭、铁屑和微电解填料)对湿地系统污染物脱除效果的贡献。实验中采用污染物监测、微电极、定量聚合酶链式反应、荧光原位杂交、高通量测序、磷形态分析和基质表征等方法对各系统进行了数据监测和分析，以研究不同强化电子供给方案对湿地系统污染物去除的影响规律并揭示其内在机理。主要结论如下:
　　(1)不饱和区高度的提高显著促进了系统对NH4+-N和COD的去除。由于不饱和区高度为20cm时可以提供强氧化环境，因此系统内NH4+-N能够被彻底氧化，转化为硝氮(NO3--N)，不饱和区高度为10cm时NH4+-N则转化为亚硝氮(NO2-N)的比例更高。综合比较出水水质，确定不饱和区高度为20cm时，NH4+-N和COD等的去除率最高，分别达到96.8±0.8％和90.4±0.8％。但是硝化反应积累了大量的硝氮(NO3--N)，同时由于不饱和区COD的消耗导致了反硝化区C/N降低，影响了TN的脱除。
　　(2)碳毡的投加增强了湿地系统中NH4+-N和总磷(TP)的去除。尤其是碳毡的垂直连接，使系统中NH4+-N去除率达到了82.3±0.8％，而没有投加碳毡的系统NH4+-N去除率仅为57.1±0.7％。通过功能基因丰度及常规理化指标等分析，证实了电子传递的可能性。电子在碳毡上的传递还能够促进饱和区内NH4+-N的去除。
　　(3)投加生物炭能够有效富集微生物，而铁屑的投加能够促进化学反硝化以及自养反硝化的作用(投加铁屑系统的NO3--N去除率达到94.2±1.3％)。但由于氮磷的释放、微生物毒性以及异化还原等问题，单独投加生物炭或铁屑并不能大幅增强湿地系统脱氮除磷的效果(单独添加生物炭和铁屑系统的总氮去除率分别为41.5±4.7％和76.1±0.6％)。但铁碳微电解一方面能够充分利用两者优势;另一方面能够降低单一功能填料的含量，避免单独投加对湿地植物造成的氧化应激等不良影响。不仅如此，铁碳微电解通过形成大量原电池促进了有机物的分解并为反硝化提供大量电子(铁碳微电解系统的总氮和总磷去除率达到86.5±1.7％和98.8±0.7％)。
　　本研究中我们以超细纤维为填料在湿地中构筑不饱和区可以实现系统溶解氧的补充，不饱和区高度提高会促进NH4+-N的去除，但降低了TN的去除率。碳毡的垂直连接强化电子的传递过程，促进系统氨氮和总氮的去除。铁碳微电解填料的投加促进了生物反硝化和化学反硝化的进行，使系统TN、TP的去除率提高。