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农村地区生活污水直排现象时有发生,氮磷污染极易造成水体富营养化。而在人工湿地中孔隙度较低的现有填料(土壤)很大程度上限制了水质净化效果,因此,积极开发多孔新型水处理陶粒,应用于人工湿地土壤基质改良,并以其为主要生物处理设施进行净化生活污水的研究,对湿地填料选择和应用推广具有重要意义。本文从填料自身的特性优化角度出发,以给水污泥为主要原料制备陶粒,研究了不同工况下陶粒性能变化情况,得出最佳工艺条件,并将所得陶粒用于人工湿地中;分别构建自制陶粒-土壤(A系统)和单纯土壤基质(B系统),进行人工湿地净化生活污水实验研究;对两反应器基质微生物进行16S rDNA基因高通量测序,得出不同湿地系统内微生物种类和结构关系、丰富度与多样性。主要研究结论有:(1)以给水污泥为主要原料进行陶粒制备,通过试验确定最佳工艺条件为:给水污泥60%,粉煤灰16%,黏土16%,玻璃粉8%;预热温度500 ℃℃,预热时间20 min,烧结温度1170 ℃℃,烧结时间20 min,升温速率10 ℃℃/min;最佳工艺条件下得到陶粒试样表观密度1.388 g.cm-3,堆积密度0.7636g.cm-3,吸水率23.65%,空隙率44.99%,比表面积5.24×104Cm2.g-1,重金属浸出率合格,孔隙均匀三维连通,适合作为人工湿地填料。(2)降低HRT,两系统对TN、NH4+-N和TP去除率均有下降。A系统对TN和氨氮在HRT为6.4d、3.5d、1.5d时的平均去除率分别为85%、70%和50%及90%、90%和70%,B系统HRT为6.4d、3.5d、1.5d时的平均去除率分别为80%、60%和37%及90%、60%和35%。A系统对TP的去除能力几乎不受HRT的影响(HRT为6.4d、3.5d、1.5d时,A和B系统去除率分别为91.15%、89.79%和88.08%及79.53%、76.52%和66.57%)。TN和TP去除效果受HRT影响的变化幅度比NH4-N小,A系统抗水力冲击负荷能力较强。(3)两系统对NH4+-N与TN的沿程变化规律相仿,即相比其他各层,首层基质均对NH4+-N及TN的去除率最高,后端去除效果相对较小。添加自制新型陶粒能够增大吸附容量,丰富的孔隙结构有利于微生物生长繁殖,促进了对有机物和氮的去除。首层基质层对TP的去除贡献最大,TP去除主要是沉积与基质的吸附作用。(4)得到不同湿地系统不同深度层门、纲、目,属不同水平下微生物的种类。属水平下,具硝化功能的菌属包括:寡养单胞菌、硝化螺旋菌、亚硝化单胞菌、鞘氨醇单胞菌,具同步硝化反硝化功能的菌属包括:鞘氨醇单胞菌,这两种功能菌在A系统中下层占比较大;具有产甲烷功能的菌属包括:脱硫球茎菌,在B系统下层占比较大。Observed species指数、Rank-Abundance曲线表明A系统物种丰富度更高;Shannon指数表明A系统的微生物多样性更高;PCoA图表明,两系统间物种结构差异较大。