我国生活污水碳氮比(C/N)普遍偏低,导致污水的生物脱氮效果不理想,造成污水厂出水中含氮污染物浓度较高(主要为硝态氮),如果将污水处理厂出水直接排放,则会有造成水体富营养化的风险。将人工湿地应用于污水处理厂出水的深度处理,具有很好的实用前景,但由于污水中缺乏可以被微生物利用的碳源,从而无法有效脱氮。针对这一问题,本实验构建了农业废弃物滤池-芦苇人工湿地复合系统和农业废弃物滤池-再力花人工湿地,并以直接进入配制污水的芦苇人工湿地作为对照,污水中的硝态氮(NO3~--N)在农业废弃物滤池中部分被反硝化处理,滤池出水中的有机物及剩余的硝态氮在人工湿地进一步反硝化处理。研究结果表明:(1)在1g玉米芯、玉米秆、麦麸7h静态浸出实验中,COD的释放浓度分别为613.69mg/L、301.31mg/L、670.37mg/L,浸出TN浓度为9.35mg/L、10.62mg/L、25.79mg/L,浸出TP浓度为3.69 mg/L、1.53mg/L、9.24mg/L,平均C/N为65.28、29.27、26.28。在60g玉米芯、玉米秆和麦麸上向流动态浸出实验中,COD的出水浓度分别为51.91mg/L、38.25mg/L、60.73mg/L,TN出水浓度分别为1.20mg/L、0.75mg/L、1.38 mg/L,C/N为40.02、39.48、34.83,TP浸出浓度分别为0、0、0.08mg/L。对比实验数据表明:玉米芯静态浸出释放COD浓度高,静态和动态浸出出水的C/N高,释放TP、TN浓度较低,在三种农业废弃物中最适合用于构建农业废弃物滤池。(2)采用玉米芯进行反复浸出实验验证得知,采用300g玉米芯构建农业废弃物滤池,控制进水流量为1h/L,水流在农业废弃物滤池内的HRT为40min左右时,其出水COD的平均浓度为75.13mg/L,TN的平均浓度为1.33mg/L,TP出水浓度为0。通过控制农业废弃物滤池内的HRT,对进出水流量进水控制,出水COD浓度可以达到为后续人工湿地处理NO3~--N的要求。(3)实验数据表明,农业废弃物滤池-人工湿地的复合系统能够有效增强对配制污水中NO3~--N的去除效果。在进水NO3~--N浓度为15mg/L的条件下,湿地水力停留时间为24h时,随着实验运行,直接进入配制污水的芦苇人工湿地对NO3~--N的去除率从77.14%逐渐降低为43.60%,农业废弃物滤池-芦苇人工湿地复合系统和农业废弃物滤池-再力花人工湿地复合系统对配制污水NO3~--N的平均去除率分别为99.18%、98.77%。水力停留时间为16h时,直接进入配制污水的芦苇人工湿地对去除率NO3~--N为35.94%,农业废弃物滤池-芦苇人工湿地复合系统和农业废弃物滤池-再力花人工湿地复合系统对配制污水NO3~--N平均去除率分别为99.73%、98.73%。水力停留时间为12h时,直接进入配制污水的芦苇人工湿地对NO3~--N的去除率为6.94%,农业废弃物滤池-芦苇人工湿地复合系统和农业废弃物滤池-再力花人工湿地复合系统对配制污水NO3~--N的平均去除率分别为34.01%、56.07%。(4)实验结果表明,农业废弃物滤池-人工湿地复合系统对配制污水NO3~--N去除率主要受滤池出水COD浓度、滤池内微生物数量、环境温度和人工湿地水力停留时间的影响,人工湿地种植植物类型对NO3~--N的整体去除率影响较小。(5)根据生物宏基因组分类测序的分析结果得知,农业废弃物滤池-人工湿地复合系统可以提高湿地内微生物结构多样性。在所研究的9个样品中,变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌(Actinobacteria)在各样本中为主要菌门,各阶段总丰度平均为83.65%。在纲水平,β-变形菌纲(Betaproteobacteria)在各个样品中所占比例最高,在人工湿地脱氮作用中发挥了重要作用。