随着我国经济的发展和城镇化进程的加快,小城镇人口不断集中,其污水排放量也不断增加,村镇水污染问题日益加剧,严重影响了我国的水环境。人工湿地处理技术与传统技术相比具有投资、运行费用低、管理要求低,处理效率高等优点,适合处理小城镇生活污水和农村面源污染。但是北方寒冷地区采用传统的人工湿地污水处理技术存在着难以越冬的问题,影响了其在北方地区的应用。基于东北气候寒冷的特点,选择天然土壤、沸石、炉渣等除污效果好、廉价易得的填料,通过构建不同基质以及基质配比的垂直潜流生物滤床,对解决人工湿地在北方地区冬季运行的问题进行探讨,探求低温对不同类型填料床的处理效果的影响程度以及系统的除污机理,旨在为北方地区寒冷气候下应用湿地技术提供有利的技术支持。采用静态实验对填料的吸附性能进行研究,其中包括吸附动力学和等温吸附特性的研究,对实验结果进行数据拟合,得出理论饱和吸附量、平衡时间、吸附稳定性等指示性指标,对填料的吸附性能进行评价,并对填料的吸附原理进行探讨。构建尺寸为35cm×25cm×20cm的垂直潜流填料床,模拟人工湿地在冬季无植物情况下的运行状态,分别于室温和室外低温条件下运行,考察反应器运行期间对浊度、有机物、氮磷等污染物的去除效能,对比不同填料、以及不同温度条件下各填料床除污能力的差异,并对反映反应器特性的指标如溶解氧、pH值、氧化还原电位、微生物指标等进行分析。研究结果表明,沸石对氨氮有良好的吸附能力,天然土、炉渣对氮、磷均有较好的吸附作用;沸石、炉渣、沸石/炉渣混合填料床对生活污水有良好的净化能力,其中沸石床脱氮效果较好,对总氮的平均去除率为82.7%,且低温下也能保持对氮素良好的去除效果;炉渣床除磷、降解有机物效果较好,对总磷和TOC的平均去除率分别为94.1%、80.8%;低温下填料床对有机物的去除率有所下降,而氨氮、磷、悬浮物的去除率受温度影响较小,炉渣床和混合床在低温下对总氮的去除率下降;反应器内有大量微生物累积,总体而言,土壤表层微生物量和生物活性均高于下层填料,反应器内微生物活性可在一定程度上揭示其除污机理。