磷（P）是生物的生命结构与机能的基础物质,是人类赖以生存的重要物质。近年来,随着我国天然磷矿资源的不断消耗,以及水体中磷的污染问题日趋严重,推动了污水中磷的回收与利用。人工湿地（Constructed Wetlands,CWs）因其基建投资和运行费用低、处理效率高、易于管理和生态友好等优点而被广泛应用于污水深度除磷中。人工湿地除磷主要依靠植物和基质的作用,后期运行过程中会存在吸附饱和的问题且无法实现磷回收。近年来,将人工湿地与其他技术耦合实现磷回收成为了新的研究热点。电化学水处理技术因具有多功能性、高度的灵活性、以及无二次污染等优点,作为一种强化方式广泛应用于污水除磷效能的提升。已有研究表明镁金属在电化学水处理技术回收磷资源方面具有广阔的应用前景,但是目前关于利用镁电极构建电化学人工湿地系统的研究较少,深入探究其去除机理并优化其运行性能具有重要的研究价值和现实意义。本研究将镁电极电化学技术应用于垂直潜流人工湿地中,考察了三种不同的电化学耦合人工湿地系统的污染物净化效果,分析了不同电化学过程对湿地植物、基质和微生物活性的影响,揭示了系统磷素的迁移转化规律,同时深入解析了基于镁电极的电化学强化垂直潜流人工湿地系统中磷的去除和回收机制,为镁电极强化人工湿地除磷技术的应用和推广提供了理论依据和技术支撑。其主要结论如下:（1）镁原电池和电解池促进了水体中的磷酸盐以磷酸镁或者磷酸铵镁的形式沉积,有效实现了磷的回收。在有铵离子共存的情况下,pH对于产物的形式有重要影响,pH小于9时,磷酸盐以生成磷酸铵镁沉淀为主;pH大于10时,磷酸盐以生成磷酸镁沉淀的形式去除。随着电压和电流升高,镁电解池的磷酸盐去除率增高,但是同时电极损耗增大,能耗利用率降低;而搅拌速度对镁原电池有重要影响,搅拌速率增加能够促进水体中PO43-和Mg2+的混合,从而提高磷的去除率。（2）电化学作用显著提高了人工湿地的脱氮除磷潜力。四组湿地系统CW,M-CW,E-CW,P-CW中基质对除磷的贡献分别为29.31%,39.96%,55.61%,36.17%,M-CW、E-CW和P-CW通过基质作用去除的磷显著高于CW,这主要由于Mg电极促进了磷酸盐以鸟粪石沉淀的形式在湿地基质内部沉积。其中,E-CW的总磷的去除率比CW提高了 25-30%,说明电解耦合人工湿地能显著提高磷的去除。镁碳微电解基质对氮的去除有明显的促进作用,M-CW总氮的去除率接近100%。氧化亚氮的释放量和氮的去除率呈反比,呈现CW＞P-CW＞E-CW＞M-CW的趋势,说明电化学过程促进了反硝化过程,优化了人工湿地中氮的迁移转化路径。（3）电化学作用对磷的吸附促进是人工湿地除磷的主要路径。SEM、XRD和XPS测试结果表明人工湿地装置中产生了大量的鸟粪石沉淀,实验过程中,E-CW系统回收鸟粪石含量高达70.41 kg·m-3,P-CW回收鸟粪石的总量为25.96 kg·m-3,其所回收的鸟粪石主要集中于E-CW的石墨极板和P-CW的镁极板,初步实现了污水中低浓度磷的有效回收。M-CW、E-CW和P-CW中除磷微生物γ-变形菌相对丰度高于CW,说明电化学促进了人工湿地中微生物的除磷作用。硝化和反硝化菌群强化了电化学人工湿地的脱氮性能,M-CW中硝化螺旋菌和反硝化菌相对丰度最高,因此M-CW硝氮和总氮的去除效果最佳。