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近年来,我国湖泊富营养化问题日渐严重,为了达到治理水体,恢复湖泊生态环境的目的,迫切需要寻找工程合理、经济可行的治理方案。目前,人工湿地、稳定塘等生态工艺已经在湖泊治理工程中得到了广泛应用。为进一步提高这些工程工艺的脱氮效率,本文研究了不同基质及水体混合对脱氮速率的影响;在此基础上,以甲醇为外加碳源,研究不同C/N(甲醇与硝态氮质量之比)对水体脱氮速率的影响;并分析比较了底泥表面种植沉水植物伊乐藻、添加腐解水葫芦、外加有机碳源乙醇及底泥本身的脱氮效果。主要结论如下:(1)烧杯试验中,4个试验组TN和NO3--N初始浓度分别为9.0和7.5mg/L左右,结果表明:上覆水体混合条件下,TN和NO3--N去除率最高,12d后达到85%和91%;单纯底泥条件次之,为69%和73%;底泥-沸石复合和底泥-砾石复合时对TN和NO3--N的去除效果较差,且去除速率相近,分别为56%和61%。就NH4+-N而言,虽然沸石对NH4+-N有较好的吸附效果,但未能完全将NH4+-N从系统中去除,当水体中NH4+-N浓度较低时还会不断解吸出来。NO2--N作为中间产物,均先升高后降低,但混合条件下峰值较早出现,去除速率也较快。(2)烧杯装置中,选取甲醇为外加碳源,驯化20d左右可以达到稳态,C/N=4时已基本满足反硝化碳源所需,再提高C/N对反硝化速率促进作用不明显。上覆水体高15cm时,水体垂直混合对脱氮速率促进作用不明显。反硝化过程中会出现NO2--N的积累,所以为了脱氮彻底,需保证足够长的反应时间。在C/N=4条件下,对上覆水体N03--N浓度进行检测,试验结果表明反硝化过程不呈零级反应,当上覆水体N03--N浓度在15.3mg/L以上时,平均去除速率为1.1mg/(L·h);在 7.4～15.3mg/L 时,平均去除速率为 0.8mg/(L·h);在2.3～7.4mg/L时,平均去除速率为0.4 mg/(L-h)。(3)水柱装置中,以甲醇为外加碳源,C/N=8时,经过20d左右的驯化,对照组和混合组的脱氮速率基本达到稳态,其中对照组NO3--N去除速率为3.1mg/(L·d),混合组NO3--N去除速率为5.5mg/(L·d)。从稳定后的速率来看,通过上覆水体混合可以将反硝化速率提高1.77倍;在驯化后的基础上改变C/N为4时,对照组N03--N去除速率为2.3mg/(L·d),相比于C/N=8时,降低了 25%,而水体混合组NO3--N去除速率依然为5.5mg/(L·d),未出现明显的变化。另外C/N=8时,单纯上覆水体也存在一定的反硝化速率,NO3--N去除速率为 1.0mg/(L-d)。(4)在水柱水体混合的基础上选择不同碳源,试验结果表明:仅仅利用底泥本身释放的有机碳源,NO3--N平均去除速率为0.08mg/(L·d);向水体中添加腐解水葫芦,水体中NH4+-N浓度会有所增加,不能有效提高反硝化速率,整个试验过程NO3--N平均去除速率为0.08mg/(L-d);在底泥表面种植沉水植物伊乐藻后,对NO3--N有一个稍好的去除效果,NO3--N平均去除速率是0.14mg/(L·d)。此外,种植沉水植物后也会增加水体中的DO和pH。(5)在水柱试验中,温度为20℃左右,以甲醇为有机碳源,C/N=4时,上覆水体NO3--N的去除速率为5.5mg/(L·d);温度为30℃左右,以乙醇为有机碳源时,C/N=4,上覆水体NO3--N的去除速率为14.0mg/(L·d),去除速率为甲醇时的2.54倍。虽然所选碳源不同,但温度对反硝化的影响作用不可忽视。综上所述,若采用表面流人工湿地、稳定塘等工艺处理污水,在底泥表面额外添加沸石或砾石,可能会抑制反硝化过程,从而降低脱氮效果。对于低碳高氮的水体,必须外加碳源,才能达到较好的脱氮效果。当水体氮污染物浓度较低或水体较深时,水体垂直混合可以有效地提高脱氮效率。