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人工湿地是一项水质净化效果好,建造、运行费用低的生态污水处理技术,日益受到重视。但人工湿地对污染物的去除效果受到湿地水体溶解氧、温度、湿地植物、湿地微生物等多种因素的影响和制约,目前正在成为限制湿地推广应用的重要因素。本文以层叠式垂直流人工湿地(简写为MVSFW)为研究对象,提出了人工强化微曝气、回流、间歇曝气等强化措施,重点研究不同强化措施对湿地脱氮效果的影响,并确定最佳运行工况在冬季低温下的运行效果。研究历时一年,研究结果表明：人工曝气的气水比、回流比和曝气方式对MVSFW的处理效果影响显著。(1)当气水比为3：1时,MVSFW能以最低的能源消耗达到最佳的脱氮效果,对CODcr、氨氮和总氮的去除率分别为90.2%、96.3%和72.8%,CODcr和氨氮的出水浓度均达到一级A标准,分别为23.1mg/L和4.2mg/L,而TN为18m/L只达到一级B标准。在最佳气水比3：1时,显著提高了湿地内的水体溶解氧水平,扩大了好氧区域,出现了明显的好氧、缺氧空间的分层,具体表现为表层溶解氧浓度高于中层,中层高于底层。(2)回流比越大,对湿地脱氮效果和好氧-缺氧空间分层改善越明显,在回流比为150%时,总氮去除率为84%,比回流前提高了11.2%,出水总氮浓度为10.8mg/L,达到一级A排放标准；而对氨氮和CODcr的去除率影响不大。回流比越大,回流湿地中的上层溶解氧含量越大,好氧缺氧区域分层越明显,最终形成两级好氧-缺氧区域的有效串联。(3)为尽可能降低额外能耗,采用间歇曝气后,相比于连续曝气,总氮去除率提高了8.4%,为81.2%,且出水总氮浓度降低到12.6mg/L,为一级A排放标准。但是对有机物和氨氮的去除率却在减少,分别为86.8%和91%。研究还发现,冬季低温下,在气水比为3：1、回流比为150%的最佳工况下,能使CODcr和TN的去除率保持在60%和70%以上,湿地内部硝化菌和反硝化菌仍能保持较好的活性。本文对这三种强化措施进行综合评价,提出评价指标,利用模糊数学知识建立评价标准和量化方法,以灰色关联分析法进行技术评价。据评价结果得出：曝气回流是强化MVSFW脱氮效果首选技术,其次是间歇曝气,连续曝气相对来说可行性不高。本研究结合试验成果初步探讨了湿地内水体溶解氧的分布和氮素转移规律,对于推广人工湿地在不同地区和条件下的应用和发展具有重要意义。