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城市水体对于城市生态环境和居民生活质量具有重要意义,当前城市水体污染问题尤其是富营养化现象比较突出,影响了水体生态和城市景观效应。防治城市水体富营养化的关键措施之一是控制外源污染。人工湿地在水环境污染治理方面有着广泛应用,但其存在占地面积大、复氧能力不足、脱氮除磷效果不理想等问题,提出了一种新型垂直流构造人工湿地——梯级渗滤人工湿地,并进行了生产性试验研究和示范工程研究。主要结论如下:①钢渣在五种基质中对NH4+-N、PO43-的吸附性能最好,吸附量高出其他基质一个数量级,各基质对NH4+-N、PO43-的等温吸附曲线均可用Freundlich吸附方程描述;氨氮、磷共存时会相互竞争钢渣基质的吸附点位,氨氮的存在,钢渣对PO43-的吸附量减半,磷素浓度较低时,对NH4+-N的吸附影响很小,随着平衡浓度的增大,其影响逐渐增强。②生产性试验研究了构造、基质、植物不同组合的八种工艺中污染物的去除效率,得出组合工艺B为最优工艺;通过正交试验确定影响组合工艺B中污染物去除的各因素的主次,得出其最佳运行工况(A3B3C2D1)及其参数控制;配水方式的研究表明:三角堰布水复氧能力强于穿孔管,但其布水均匀性不及穿孔管,导致污染物降解效果略差;在基质和植物方面,钢渣湿地床对氨氮、TN、TP的去除效果明显,并能促进湿地的硝化反应、反硝化反应,因此钢渣是较好的湿地填料,美人蕉脱氮除磷能力强,是最适合人工湿地种植的植物。③示范工程试验研究了各级湿地的复氧能力,平均各级湿地充氧量为:第一级0.49mg/L,第二级0.45mg/L,第三级1.50mg/L;各级湿地长宽比在以下范围时对污染物去除效果没有影响:第一级1.8~3.2,第二级2.2~4.2,第三级2.8~5.4;通过对污染物降解模型的分析,各组湿地中污染物COD、氨氮、TN、TP的KA值分别为1.12、1.13、0.51、0.64;不同污染物主要去除场所不同,COD、氨氮主要在第一级湿地去除,TN主要在第二级湿地通过反硝化去除,TP因污染负荷不同在不同湿地中的去除效果有所差别;梯级湿地系统稳定运行后,各污染物去处理分别为:COD75%、氨氮76%、TN47%、TP55%,出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标,运行成本为0.221元/m3。本课题研究表明,梯级渗滤人工湿地很好的解决了传统人工湿地面临的问题,从而拓宽了人工湿地的应用范围,为水体修复及污水处理提供了更多技术选择。