针对在生物滞留系统内设置内部饱和区对氮、磷的去除效果存在不一致的争议,本研究设计砂土和砂土污泥（砂土+15%给水厂污泥）填料的两种生物滞留系统,通过在生物滞留系统设置不同高度的饱和区（40cm,60cm,80cm）,考察了设置内部饱和区对雨水径流中溶解性氮、磷的去除效果,同时检测分析了氮、磷在系统内沿程的变化,探究其去除机理。并考察了雨前干旱期对氮、磷去除的影响。对生物滞留柱内微生物群落结构和物种丰度进行了分析。主要研究内容和结果如下:（1）不设置饱和区情况下,砂土柱和砂土污泥柱都能有效的去除COD和NH₄⁺-N,对COD平均去除率均在80%以上,NH₄⁺-N的平均去除率均可达90%以上。但对NO₃^--N和TN的去除率不佳,出水浓度波动大。砂土污泥柱对磷的去除效果显著优于砂土柱的除磷效果（P<0.05）。在系统底部设置40cm的饱和区后可以促进反硝化反应的进行,有效提高NO₃^--N和TN的去除率。单因素方差分析表明,砂土柱和砂土污泥柱设置内部饱和区（SZ 40cm）时对NO₃^--N和TN的去除率有显著性的差异（P<0.05）。而有无饱和区对NH₄⁺-N和TP的去除率并无明显差异（P>0.05）。（2）沿程分析表明,两个系统内植被层对N、P的去除有明显的效果。无论是否设置饱和区,植被层均可以去除40%左右的NO₃^--N和TN、50%左右的NH₄⁺-N以及20%左右的TP。饱和区的设置对NH₄⁺-N和TP的沿程变化几乎没有影响,经过上部20cm填料层之后,砂土柱对NH₄⁺-N的平均去除率达⁸8%,砂土污泥柱对NH₄⁺-N的平均去除率达⁹4%,因此生物滞留系统对NH₄⁺-N的去除机制主要植物吸收及上层填料的吸附;在砂土污泥柱内TP的去除主要发生在上部填料层内,经过上部20cm的填料层,即可去除99%左右的TP。砂土柱内对P的去除效果较差,TP浓度随着填料层厚度的增加逐渐降低,最终出流中TP的平均去除率为55%左右。P的去除与填料的吸附性能有着直接关系。设置饱和区可促进反硝化反应的进行,从而有效提高系统对NO₃^--N和TN的去除效果。实验结果表明生物滞留系统内对NO₃^--N的去除机制主要是植物吸收和生物反硝化作用。（3）两柱内NO₃^--N的出水浓度均随着饱和区的增高而逐渐下降,去除率随高度的增加而升高。设置饱和区可延长停留时间、促进反硝化反应的进行,提高NO₃^--N的去除率。当饱和区高度从0cm增加到40cm、60cm、80cm时,砂土柱中NO₃^--N的平均去除率从35%分别升高到55%、70%、75%,砂土污泥柱对NO₃^--N的去除率从41%分别升到70%、75%、78%。NO₃^--N去除率的增幅随高度的增加下降,当高度高于40cm之后,溶解氧含量和停留时间不再是影响反硝化反应的主要因素。饱和区的设置可促进硝化-反硝化交替过程,从而提高TN的去除率。当饱和区高度从0cm增加到40cm、60cm、80cm时,砂土柱中TN的平均去除率从53%分别升高到68%、73%、74%,砂土污泥柱对TN的去除率从58%分别增高到73%、74%、77%。而饱和区高度对NH₄⁺-N和TP的去除没有显著影响。在不同饱和区高度,砂土柱对NH₄⁺-N的去除率均达89%以上,砂土污泥柱对NH₄⁺-N的平均去除率可达94%以上。在运行过程中,砂土填料对P的吸附效果不稳定,除磷能力较差。而添加水厂污泥的生物滞留柱对TP的去除效果极其优秀。从控制TN及处理时间的角度考虑,工程设计时饱和区控制在40cm高度为宜。设置内部饱和区以及利用给水厂污泥改良生物滞留系统能达到同时提高氮磷去除效果的目的。（4）在不同雨前干旱期（ADP）恢复进水后,砂土柱和砂土污泥柱内氮的出流规律基本相同。两柱出水中NO₃^--N和TN平均去除率随干旱期延长呈先升后降趋势,而NH₄⁺-N去除率则是先降后升。在短期ADP（1-15d）体系,系统内部饱和区存在时,两柱中NO₃^--N的平均去除率随干旱期延长升高,NH₄⁺-N的平均去除率则略有下降;由于NO₃^--N和NH₄⁺-N的共同作用,TN的去除率随ADP延长没有太大差异。在30d和40d ADP体系,系统内处于干燥状态内部饱和区不存在,两柱中NO₃^--N的平均去除率显著下降,甚至降到0以下,而系统对NH₄⁺-N的处理效果则有所提高,两柱中NH₄⁺-N的平均去除率均可达90%及以上;由于NO₃^--N在出水TN中占比较大（可达80%以上）,因此两柱中TN的出流与NO₃^--N类似,其平均去除率也明显下降。雨前干旱期的长短对砂土柱和砂土污泥柱中TP的去除率均没有显著影响,砂土污泥柱对磷的去除更加稳定高效。就TN和TP的去除率而言,在生物滞留柱内设置内部饱和区以及添加水厂污泥进行改良更能抵抗干旱带来的不利影响。在1-15d雨前干旱期,系统内部饱和区溶解氧含量随干旱期的延长逐渐降低,氧化还原电位也很快下降,饱和区逐渐处于一个缺氧还原的状态。在15d干旱期中,饱和区环境利于反硝化反应的进行,NO₃^--N浓度逐渐降低,而NH₄⁺-N浓度逐渐上升,引起饱和区内水质恶化。（5）生物滞留系统内具有复杂的微生物群落结构,群落分布多样性较高。两柱主要群落菌属类似,其在柱内的沿程分布也类似。砂土柱和砂土污泥柱内优势菌门均为变形菌门,相对丰度分别为79.1%和55.71%。砂土柱内的优势菌属为陶厄氏菌属（Thauera）,砂土污泥柱的优势菌属为Saccharibacteria_genera_incertae_sedis。可降解有机物的好氧菌（Luteimonas,Sphingomonas）在系统内上层丰度较高,固氮菌属和反硝化菌属（Thauera、Azoarcus和Ensifer）在中下层填料中丰度较高。微生物群落结构表明生物滞留系统内可通过生物反应来去除径流中的污染物。