近年来，我国的畜禽养殖业不断向规模化、集约化方向发展，养猪废水造成的环境污染也受到了越来越广泛的关注。人工湿地作为一种污水生态处理技术，目前已在养猪废水的处理中有所应用，但运行结果表明，净化能力低和易堵塞是制约该技术大规模应用的主要因素。为此，针对养猪废水中总悬浮颗粒物(TSS)含量高、有机物含量高、氮磷含量高的水质特点，本研究结合福建省地域特色对潜流人工湿地系统进行了优化。笔者利用三组潜流湿地系统，通过筛选并填充高性能除磷填料、优选湿地结构和调整湿地浸润线，深入分析和比较了三种类型潜流湿地系统对养猪废水中有机物和氮磷元素的去除效果和去除特性，对各潜流湿地填料层的堵塞风险进行了评价和比较，解析并比较了各潜流湿地中的微生物特性，确定了适合高浓度养猪废水处理的湿地填料和湿地类型，在一定程度上提高了湿地系统的净化能力和抗堵塞能力。为养猪废水的高效、低成本处理与新型人工湿地的设计提供了一定的理论依据和数据支持。　　主要研究内容及结果如下:　　(1)以海砺壳、废砖块、火山岩和沸石作为试验填料，开展了人工湿地除磷填料的筛选及其除磷能力的研究。各填料的理化特征表明，海蛎壳、废砖块和沸石的表面微结构有利于生物膜的生长，而填料的化学成分及其化学形态则是影响其磷素吸附能力的重要因素。填料的磷素吸附试验表明，海蛎壳对磷素的吸附效果最好，其次为废砖块、火山岩和沸石，且填料的化学成分及其化学形态亦是影响其吸附沉淀磷素作用途径的重要因素。综合海蛎壳的各项特性可知，海蛎壳是人工湿地污水处理系统构建过程中较为理想的填料。　　(2)研究了潜流湿地系统对养猪废水中磷素的去除特性。试验结果表明，潜流湿地的水力负荷(HLR)宜设置为0.02 m3·(m2·d)-1，海蛎壳的吸附沉淀作用是潜流湿地除磷的最主要途径，而合适的湿地类型与浸润线高度可进一步强化人工湿地的除磷效果。另外，被截留磷素在湿地填料层中受到系统水力流态的影响，具有明显的空间特征。　　(3)考察了不同潜流湿地结构及浸润线高度下各潜流湿地的氮素去除效果，并研究了各潜流湿地对氮素的去除特性。试验结果表明，合适的湿地类型与浸润线高度可强化人工湿地的脱氮效果，但也同时强化了潜流湿地中氧化亚氮(N2O)的释放。湿地结构与浸润线高度可影响湿地中脱氮微生物的种类、数量及空间分布。另外，生物硝化/反硝化作用是各潜流湿地脱氮的主要途径。　　(4)研究了各潜流湿地对养猪废水中TSS和有机物的去除特性，并对各系统填料层的堵塞风险进行了评价和比较。试验结果表明，各潜流湿地中有机物的去除主要依靠植物和微生物的吸收与降解作用，湿地填料层的吸附和截留作用贡献不大，但填料层中被截留物质的增加却会直接导致填料层孔隙率和水力传导系数的减小。另外，本研究根据不可滤物质积累微观概念模型的假设，在考虑生物膜、无机物积累等动态变化因素条件下推导出了各湿地系统填料层完全堵塞所需时间的方程式、填料层表面发生雍水所需时间的方程式以及填料层水力传导系数随时间变化的关系式，由计算结果可知，高浸润线垂直流湿地(VSSF-H)具有较强的抗堵塞能力。　　(5)运用聚合酶链式反应—变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术，考察了各潜流湿地系统中的微生物学特性。在本试验条件下，湿地结构与浸润线高度可影响微生物的种群结构和分布。