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人工湿地污水处理技术由于工艺设备简单、抗冲击能力强，运转维护管理方便、能耗少、工程基建和运行费用低等特点，非常适合农村生活污水的处理，但同时也存在着易堵塞，污水处理效果不佳等问题。本研究利用粉煤灰、碎石、水泥、化学添加剂等材料，对人工湿地的填料配比进行正交实验优化配制，在满足强度、孔隙率及生态安全性等要求的前提下，研制出新型人工湿地生态填料。同时与碎石对比研究了对模拟农村生活污水的处理效果。具体研究内容及所得结论如下： (1)人工湿地生态填料的研制。通过绝对体积法，考虑水灰比、设计空隙率、粗骨料孔隙率、密度这几个参数，计算出人工生态填料的各组分配比。采用分步搅拌工序对拌合料进行搅拌，选择分层装填成型工艺，自制生态填料的模具，成功制备出人工生态填料。通过正交试验设计，采用L16(45)正交表，考察了骨料级配、设计孔隙率、水灰比、粉煤灰掺量和减水剂掺量对人工生态填料孔隙率、强度和pH的影响。对实验数据进行统计分析后可知，以人工生态填料的总孔隙率和有效孔隙率为考核指标，主要因素影响顺序及最优配合比均为：设计孔隙率35％、骨料级配20～25mm、粉煤灰掺量30％；以填料强度为评价指标，因素影响顺序及最优配合比为：设计孔隙率20％、骨料粒径5～10mm、粉煤灰掺量0％；以填料溶出pH为评价指标，粉煤灰掺量30％。综合考虑孔隙率、强度、填料pH和填料制作、经济成本等因素，得出最优配合比为：骨料级配10～16mm，设计孔隙率30％，水灰比0.30，粉煤灰掺量30％，减水剂掺量1.5％。 (2)人工生态填料与碎石填料对有机物的去除效果对比。人工生态填料和碎石对化学需氧量(COD)都有着较好的去除效果，随着时间的变化，填料对COD的去除是一个先快后慢的过程，7d以后初始COD值从280mg/L最终都降到50mg/L以下。但内置空隙型的生态填料(AEC-2)的去除效果要稍优于普通型人工生态填料(AEC-1)。AEC-1、AEC-2和碎石(CS)对COD最大去除率分别为82.84％、89.26％，88.54％。 (3)人工生态填料与碎石填料的氨氮去除效果对比。人工生态填料氨氮的去除率达68.66％～79.32％，总体上要比碎石填料高出约20％～25％。氨氮的去除稳定性较好，说明系统运行比较稳定。研究结果表明：随着时间变化，各填料对氨氮去除是一个先快后慢的过程，8d后碎石填料的氨氮浓度从28mg/L下降到12mg/L以下，去除率为59.30％。AEC-1和AEC-2的氨氮浓度都下降到4mg/L以下，去除率达89.23％和90.61‰对于人工生态填料，在COD/NH4+-N比为9～12时对氨氮的去除效果较好。但碎石组的氨氮的去除率没有明显规律，保持在一定范围内；人工生态填料的最佳氨氮负荷为20～55mg/L，碎石最佳氨氮负荷在35～60mg/L。在氨氮浓度大于55mg/L时，两者去除率急剧下降。 (4)人工生态填料与碎石填料的总磷去除效果对比。人工生态填料的总磷去除率达68.91％～77.86％，效果要远优于普通碎石填料，AEC-1型生态填料对总磷的去除效果要稍强于AEC-2型。碎石填料的去除效果较差，随着时间的变化对总磷是一个吸附解析的过程。随着时间的变化，两组生态填料总磷的浓度逐渐下降，并且是一个先快后慢的过程。AEC-1和AEC-2对总磷去除的趋势是一致的，对于人工生态填料来说，当COD/NH4+-N值在5.5-15.5之间变化时，总磷去除率是一个先升高后降低的过程，在COD/NH4+-N为6.84时，去除率最大达到84.32％，但总体上变化较小，基本保持在约75％～85％之间。对于生态填料，总磷浓度在3～10mg/L时都有着较好的去除率，总磷负荷在6.5mg/L时，总磷去除率最高。碎石组的总磷负荷在7～11mg/L时总磷的去除率较好。