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近年来，农业面源污染成为农业环境突出问题之一。农村生活污水是农业面源污染重要方面，其排放量日益增加，造成农村环境污染日益加剧，如何实现农村生活污水有效治理已经成为一个热点话题。中国农村人口基数大，居住分散，农村生活污水排放相对分散、隐蔽，且治理率低，监管和治理难度相对较大。当前，各地农村掀起“厕所革命”，农村生活污水治理成为农村人居环境整治的主要方面，但是仍存在实用技术少、老百姓参与度低、缺乏运行管理机制等问题。针对上述特点，开发“无动力-经济高效-操作简单”的分散型生活污水净化模式是当前农村发展过程中亟待解决的现实问题。本研究通过筛选高效去除氮磷的基质和蔬菜品种及其优化组合模式，并从物质平衡角度探讨了基质－蔬菜组合模式对氮磷的净化机理，构建了高效、实用的生活污水基质－蔬菜淋滤系统，为治理农村分散生活污水提供了一个新模式。主要结果如下：
1．陶粒、沸石和生物炭比表面积和微孔孔径较大，呈粗糙多孔结构，适合微生物生长，适用于脱氮除磷。Freundlich和Langmuir等温模型均能很好地拟合5种基质材料(菜园土、谷壳、陶粒、沸石和生物炭)对氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)的吸附过程，NH4+-N吸附性能最好的为沸石，最大吸附量达2.00mg·g-1，TP吸附性能最好的为陶粒，最大吸附量达1.28mg·g-1。以陶粒、沸石2种基质与菜园土进一步进行组合，结果表明，F3(菜园土:陶粒:沸石=6∶2∶2)、F5(菜园土:陶粒:沸石=8∶2∶0)、F8(菜园土:陶粒:沸石=6∶3∶1)对氮、磷吸附效果最好，NH4+-N去除效果最好的为组合F8，经72h吸附后其NH4+-N浓度可下降42.91%~60.94%，TP去除效果最好的为组合F3，经72h吸附后其TP浓度下降87.08%~89.92%。
2．供试9种蔬菜中水芹菜和空心菜生物量大，株高长，去污耐污能力最强，不同处理下生物量分别在2.88g·株-1和1.97g·株-1以上。株高分别为47.0~66.7cm和30.7~72.3cm，且在不同污染负荷下呈现较大的根长和根表面积，TTC还原量高，分别达14.35~18.20μg·(g·h)-1和3.87~19.81μg·(g·h)-1。在T0和T1处理下，植株氮、磷周年累积量最大的是水芹菜，在T2、T3处理下，植株氮周年累积量最大的是空心菜，植株磷周年累积量最大的是水芹菜。
3．通过连续监测，发现菜地淋滤系统可以显著去除农村分散污水中COD、NH4+-N、TN、TP等污染物。尤其系统Ⅱ(空心菜+菜园土6:陶粒2:沸石2)和系统Ⅳ(水芹菜+菜园土6+陶粒3沸石1)的污染物净化效果较其他系统更明显。6个系统的化学需氧量(COD )、NH4+-N、总氮(TN )和TP的去除率分别达28.83%~60.21%、59.34%~75.09%、49.85%~61.85%和53.95%~70.55%，经67d的运行后，6种菜地淋滤系统的出水水样pH值均在8.0以上，呈弱碱性。TP和NH4+-N出水水质达《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB43/1665-2019)二类标准[NH4+-N(以N计)≤30mg·L-1，TP(以P计)≤3mg·L-1]。
4．菜地淋滤系统中输入氮平均为438.95~554.47mg·m-2·d-1，输入磷平均为40.20~51.59mg·m-2·d-1。6种菜地淋滤系统蔬菜全氮累计量为163.51~474.92mg，全磷累计量为9.46~96.70mg，基质的氮、磷累积量范围分别是646.55~724.36mg和38.86~93.27mg·g-1。在本试验6种菜地淋滤系统中除氮的主要路径基本一致，均为基质蓄积作用，占除氮途径的41.40%~48.61%。基质蓄积仍是主要的除磷途径，占26.03%~70.75%，植物吸收和微生物磷等形式的磷也是主要除磷途径，分别占6.60%~64.78%和1.40%~27.45%。
1．陶粒、沸石和生物炭比表面积和微孔孔径较大，呈粗糙多孔结构，适合微生物生长，适用于脱氮除磷。Freundlich和Langmuir等温模型均能很好地拟合5种基质材料(菜园土、谷壳、陶粒、沸石和生物炭)对氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)的吸附过程，NH4+-N吸附性能最好的为沸石，最大吸附量达2.00mg·g-1，TP吸附性能最好的为陶粒，最大吸附量达1.28mg·g-1。以陶粒、沸石2种基质与菜园土进一步进行组合，结果表明，F3(菜园土:陶粒:沸石=6∶2∶2)、F5(菜园土:陶粒:沸石=8∶2∶0)、F8(菜园土:陶粒:沸石=6∶3∶1)对氮、磷吸附效果最好，NH4+-N去除效果最好的为组合F8，经72h吸附后其NH4+-N浓度可下降42.91%~60.94%，TP去除效果最好的为组合F3，经72h吸附后其TP浓度下降87.08%~89.92%。
2．供试9种蔬菜中水芹菜和空心菜生物量大，株高长，去污耐污能力最强，不同处理下生物量分别在2.88g·株-1和1.97g·株-1以上。株高分别为47.0~66.7cm和30.7~72.3cm，且在不同污染负荷下呈现较大的根长和根表面积，TTC还原量高，分别达14.35~18.20μg·(g·h)-1和3.87~19.81μg·(g·h)-1。在T0和T1处理下，植株氮、磷周年累积量最大的是水芹菜，在T2、T3处理下，植株氮周年累积量最大的是空心菜，植株磷周年累积量最大的是水芹菜。
3．通过连续监测，发现菜地淋滤系统可以显著去除农村分散污水中COD、NH4+-N、TN、TP等污染物。尤其系统Ⅱ(空心菜+菜园土6:陶粒2:沸石2)和系统Ⅳ(水芹菜+菜园土6+陶粒3沸石1)的污染物净化效果较其他系统更明显。6个系统的化学需氧量(COD )、NH4+-N、总氮(TN )和TP的去除率分别达28.83%~60.21%、59.34%~75.09%、49.85%~61.85%和53.95%~70.55%，经67d的运行后，6种菜地淋滤系统的出水水样pH值均在8.0以上，呈弱碱性。TP和NH4+-N出水水质达《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB43/1665-2019)二类标准[NH4+-N(以N计)≤30mg·L-1，TP(以P计)≤3mg·L-1]。
4．菜地淋滤系统中输入氮平均为438.95~554.47mg·m-2·d-1，输入磷平均为40.20~51.59mg·m-2·d-1。6种菜地淋滤系统蔬菜全氮累计量为163.51~474.92mg，全磷累计量为9.46~96.70mg，基质的氮、磷累积量范围分别是646.55~724.36mg和38.86~93.27mg·g-1。在本试验6种菜地淋滤系统中除氮的主要路径基本一致，均为基质蓄积作用，占除氮途径的41.40%~48.61%。基质蓄积仍是主要的除磷途径，占26.03%~70.75%，植物吸收和微生物磷等形式的磷也是主要除磷途径，分别占6.60%~64.78%和1.40%~27.45%。