目前关于人工湿地基质的材料选择和组配、植物的配置、人工湿地处理污水的机理及处理污水的类型方面进行了大量的研究与探讨。但是,植物是人工湿地系统的重要组成部分,其生长易受环境影响,分布极具区域性,而且,植物与不同基质组合也会表现出不同的处理效果,因此,在不同地区建设人工湿地,不仅要考虑植物的净化水体效果,也要考虑其适宜性。同时,不同的水流方式和组合工艺也会影响到湿地系统处理污水的能力。本论文针对“国家水体污染控制与治理”科技重大专项“饮马河流域水污染综合治理”的需求,通过研究饮马河流域常见湿地植物芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha orientalis)、藨草(Scirpus triqueter)、槽秆荸荠(Heleocharis equiaetiformis)、慈姑(Heleocharis dulcis)、菱角(Trapa bispinosa)、花蔺(Butomus umbellatus)、紫背浮萍(Spirodela polyrrhiza)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)等植物,与沸石、火山渣、炉灰渣按比例级配组成的湿地系统,探讨不同湿地系统的净水效率,筛选高效的本土净水植物;利用筛选的植物和已知净水效果较高的植物与基质组成的包括表面流人工湿地和潜流人工湿地在内的多级人工湿地模拟系统,分别在植物的营养生长旺盛季节与繁殖季节,间歇式流态下,研究了不同工艺组合模拟系统对污染物的去除能力。本实验的研究成果,可为大规模建设人工湿地、提高湿地对污水的处理效率,改善区域河流水质以及受损水生态系统的修复提供科学依据。主要研究结果如下:(1)通过小型湿地模拟实验,采取单种及混种方式,研究常见的香蒲、槽杆荸荠、芦苇、花蔺、慈姑、藨草、紫背浮萍、菱角、金鱼藻9种湿地植物及其组合与基质组成的湿地系统对河流水体中化学需氧量(CODcr)、氮、磷等的净化效果的结果表明:所选湿地植物,在模拟环境条件下均能有效提升取自河流水体的水质;不同的湿地植物对污水中各污染物净化具有明显的差异,槽杆荸荠、芦苇和金鱼藻对亚硝酸盐氮(NO2-N)的净化效果最好,去除率是83.64%;香蒲、菱角、金鱼藻混合组对总氮(TN)的净化效果最好,去除率是66.19%;花蔺对总磷(TP)、CODcr和氨氮(NH3-N)净化效果最好,去除率依次为99.65%、68.22%和99.54%。植物独种时对多种污染物指标的综合处理效果一般要比组合的处理效果差。各种植物及其组成的湿地系统去除效果随时间变化有一定的规律性,开始阶段水中污染物含量前2天迅速降低,污染物浓度5天左右下降变缓,5天之后趋于稳定。(2)生长期和繁殖期的内循环+表流湿地二级湿地净化伊通河支流玉带河河水效果实验表明,循环水潜流人工湿地对TN、TP、和CODcr的去除迅速而高效,生长旺季去除效率分别可以达到82.78%、54.23%和61.49%,繁殖季去除效率分别可以达到83.68%、58.02%和55.73%,而且能有效的稳定最后出水中CODcr的浓度,传统潜流湿地对污染物指标的去除效果相较于循环水潜流湿地差,但处理效果也比较明显。污水经过内循环湿地处理后,再进入表流湿地,表流湿地能有效提升过水中的溶解氧含量,进一步稳定去除水中污染物质。内循环+表流二级湿地系统对河水中TN、TP、和CODcr的总体净化效率生长旺季分别为66.17%、83.33%、68.85%,繁殖季的处理效率分别为67.38%、80.53%、85.5%。在内循环二级湿地处理系统中,生长期和繁殖期对各污染物的处理效果略有不同,繁殖期对氮、磷的处理效率率高于生长期,而对CODcr的处理效率不及生长期。(3)以间歇式流态给水方式的生长期和繁殖期的潜流+表流+表流+潜流多级串联湿地系统对河水的净化效果实验研究表明:在间歇性进水440L/d~2640L/d范围,日处理量为2200L/d时,系统整体上能够针对CODcr、TN、TP和SS达到大的处理效率,生长旺季系统对上述指标处理效率分别为71.57%、85.16%、81.77%、34.6%,繁殖季节对上述指标的处理效率分别为73.16%、73.91%、78.36%、48.2%。在潜流+表流+表流+潜流多级串联湿地系统中,生长期和繁殖期对各污染物的处理效果也不尽相同,繁殖期对TN、TP的处理效率高于生长期,而对CODcr、SS的处理效率不及生长期。