目前人工湿地作为生活污水的一种处理技术,具有效率高、投资少、运行费用低等优点,已被广泛应用到城市暴雨径流、生活污水、工业废水等的处理中,但仍存在有一些问题,如占地面积大、脱氮除磷效率较低等。基于人工湿地处理技术的国内外研究现状,本研究开发了一种新型垂直流人工湿地一体化技术系统。论文研究工作一方面可以丰富人工湿地处理技术理论,另一方面对于我国广大农村分散地区生活污水处理具有广阔的现实应用前景。论文主要研究工作在于:1.开发出了一种由预处理系统、布水系统、处理系统、集水系统、冲洗系统和植物系统构成的新型垂直流人工湿地一体化技术系统。2.为改善常用人工湿地基质污染物去除能力低的缺点,本研究选择人工陶粒作为湿地系统基质材料,并研究了人工陶粒基质的物质组成、孔径分布、比表面积、吸附性能、机械强度等理化性质。研究结果表明:人工陶粒基质具有比表面积大、孔隙度高的物理特点,有利于基质表面大量微生物的附着。人工陶粒的净水效能研究结果表明,陶粒基质对污水中的有机物、氮、磷的去除效果好,特别是磷的去除效果,其去除率可以达到93%以上。3.基于人工陶粒基质垂直流人工湿地一体化处理技术系统的长期运行监测结果表明:选用伞草作净水植物并且填充均匀的陶粒基质,经过处理技术系统稳定运行后,处理后的出水中有机物浓度约50mg/L,有机物去除率约80%;总氮(TN)的去除率约80%,氨氮的去除率约70%;出水中的总磷(TP)浓度小于0.2mg/L。与此同时,对不同基质填充方式和水力负荷下系统净水效果的研究结果表明:分层填充方式下的净水效果优于均混填充,正级配填充式净水效果最好;较低的水力负荷可以促进提高人工湿地对污染物的去除率,人工湿地对污水中的有机物和TN的去除率受水力负荷的变化影响较大,对总磷的去除影响较小。此外,对一体化处理技术系统中各断面溶解氧和污染物的浓度进行检测后发现,系统各断面溶解氧浓度和污染物的去除情况密切相关,高溶氧量也有利于污染物的去除。4.运用荧光光谱技术,结合PARAFAC分析、荧光区域积分和2D-COS对人工湿地一体化处理技术系统中DOM的变化进行评价。结果表明:经人工湿地处理后荧光有机质明显减少,由三维荧光光谱结合荧光区域积分结果分析可知,相对于类腐殖组分,类蛋白组分具有相对更优的去除效果,且人工湿地微生物DOM随腐殖化程度的增加逐渐减少。5.应用一级动力学反应模型,拟合了人工湿地系统对COD、TN、TP的去除与水力负荷倒数的关系,结果表明一级动力学模型能较好地模拟人工湿地一体化处理技术系统对COD、TN、TP的降解规律。论文研究结果表明:垂直流人工湿地一体化处理技术系统具有结构简洁、净水效能高、工作稳定性好的优点。