人工湿地污水处理系统通过自然的生态水文过程,将物理、化学和生物作用很好地结合在一起,从而增强了处理污染物的能力。其出水水质良好安全,基建和运行费用低廉,管理简单易行。但是另一方面,影响其出水水质的因素很多,这些因素通常包括:湿地基质、湿地植物、微生物等内部因素,水力负荷、污染物负荷与组成等负荷因素,水温、溶解氧含量,pH值、氧化还原电位等水质因素,以及光照、气温、湿度等外部环境因素。对这些影响因素的研究不足,将不利于对人工湿地的高效运行和有效调控。本研究为提高水平潜流人工湿地的脱氮效果,以自建的人工湿地模拟装置进行试验,研究内容主要包括:(1)水力负荷因素、污染物负荷因素对脱氮的影响研究;(2)进出水与沿程水质指标与人工湿地含氮污染物浓度关系研究;(3)人工湿地脱氮主成分分析;(4)人工湿地脱氮强化运行措施研究:(5)植物光合作用与蒸腾作用对脱氮的影响等。整个实验进行了精心的设计,做了全面的、长期的监测,记录了大量的实验数据,并使用回归分析法,正交分析法,主因素分析法等对实验数据进行了较为全面的分析。实验分析结果表明,湿地前端上部是COD与氨氮降解的主要场所,后端与下部是硝氮转化的主要场所。湿地上部适合硝化反应的进行,下部则适宜反硝化反应的进行;人工湿地脱氮运行的最佳温度应在20～25℃左右;当湿地水力负荷取最佳运行参数时,实验装置的水相约位于表层基质下0～5 cm,说明要提高水平潜流人工湿地脱氮效果,首先要保持其潜流运行的特性;三种污染物的正交试验结果表明,影响TN去除的污染物负荷的主次顺序为:氨氮＞硝氮＞有机质,C/N比为3.33,其中COD占76.9%,氨氮、硝氮各占11.55%。氨氮和硝氮的质量比约为1:1,说明污染物负荷的均衡性能导致硝化和反硝化的均衡性,从而提高人工湿地脱氮效果;人工湿地强化充氧、回流运行方式对于强化各种含氮污染物的去除是有积极意义的,但是首先应考虑方法对进水水质的适用性,以选择最合适的方法;水分利用率是光合作用试验中脱氮的主要影响因素,适当降低湿地植物的水分利用率能使人工湿地的脱氮效果显著提高。出水水质脱氮主因素分析结果认为,溶解氧(DO)和水温的重要性明显高于其他影响因素,此外,由于湿地本身存在的波动性,因素间的重要性次序并不是固定不变的。本研究旨在寻找适合水平潜流型人工湿地系统进行高效脱氮的控制参数和操作方式,并确定人工湿地在不同运行模式下,不同水力学条件下的脱氮效果以及主要影响因素。研究结果为潜流湿地脱氮机理的理解和工程设计提供参考。