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人工湿地污水处理技术作为一项处理效率高、运行维护成本低、环境友好的生态污水处理技术在我国得到了广泛的应用与关注。水平潜流人工湿地具有卫生条件好、受温度影响低、处理效率高等优点,在人工湿地工程中占有较高的比例。水力学性能与污染物运移规律对于潜流人工湿地系统的设计和运行十分重要。本研究首先利用示踪剂实验与计算流体力学的数值仿真模拟方法对水平潜流人工湿地的水力学特性进行了研究,探究出水口位置、水力停留时间、基质填料方式对潜流湿地系统水力学性能的影响,并在此基础上提出一种新型高效防堵塞人工湿地模型;其次以污水厂二沉池出水为对象,考察了湿地系统对废水组分硝酸盐氮(NO3--N)、氨氮(NH4+-N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)和COD的去除效率,并采用自主开发的《污染物湿地修复模拟系统V1.0》对污染物迁移规律进行了模拟研究,以磷酸盐为代表对模型进行了验证。得出的主要结论如下:(1)横向基质排布湿地系统单出水口出水条件下,同湿地中出水口出水和下出水口出水相比,上出水口出水时湿地的水力学效率最高,短路值最小,水力学性能最好;(2)横向基质排布湿地系统多出水口出水条件下,同湿地上下出水口出水、中下出水口出水以及上中下出水口同时出水相比,上中出水口出水的水力学效率最高,短路值最小,水力学性能最好;(3)横向基质排布湿地系统上出水口出水条件下,水力效率随水力停留时间先增加后降低,在实验范围内的最佳水力停留时间为1天;(4)横向基质排布湿地系统对二沉池出水中硝酸盐氮(NO3--N)、氨氮(NH4+-N)的去除率可以达到90%以上,对亚硝酸盐氮(NO2--N)的去除率在50%-75%范围内波动,对COD的去除率在60%左右。而湿地系统对磷酸盐的去除随时间逐渐降低,运行结束时磷酸盐去除率降低至22%;(5)湿地系统运行过程中磷酸盐浓度变化最大的方向与湿地系统内部水流流速较快的方向较为一致,《污染物湿地修复模拟系统V1.0》对湿地系统内部的水流与污染物运移模拟结果较为准确,与实验分析结果相符。