随着我国城镇建设的推进,城镇污水处理规模不断增加,处理厂尾水成为太湖流域营养盐新的主要输入途径之一。磷作为水体关键营养盐,是导致封闭或半封闭水体富营养化的限制组分之一,有必要通过污水处理厂尾水的深度处理,以进一步削减尾水中磷负荷。人工湿地是具有景观价值的绿色污水处理技术,通过模拟自然湿地结构达到污水中营养盐的去除,但传统人工湿地对磷的去除率有限,而湿地基质类型与磷的去除效果紧密相关。本论文利用湿地收割的植物菖蒲制备改性生物炭材料作为湿地基质,在强化磷去除的同时,实现了湿地植物资源化利用。主要研究内容为:生物炭材料制备、表征及分析;生物炭吸附剂对磷的吸附特性实验;生物炭基质人工湿地对磷去除效果研究。主要研究成果如下:（1）以FeSO4·7H2O为改性剂,制备NaOH预处理后铁改性菖蒲生物炭（MBC）,在热解温度为400℃,改性剂浓度为1.0 mol/L时制得的MBC对生物炭材料吸附除磷效果最好,去除率达到98.48%,平衡吸附容量为24.62 mg/g。通过元素组成（C、H、O、N、S）、BET、扫描电镜SEM/EDS、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等表征手段,分析生物炭材料改性前后和吸附磷前后的理化性质变化,结果表明改性后提高了生物炭材料的亲水性和极性,总比表面积、微孔比表面积和微孔孔容大幅增加;材料表面成功负载了铁氧化合物,并主要以Fe3O4和-Fe2O3晶体形式存在,材料表面和层间存在大量羟基等官能团,羟基与磷酸根离子的静电吸附作用、离子交换和配位反应是吸附除磷的主要机制,生物炭表面的铁和磷酸盐复合形成沉淀,也是磷酸盐被快速去除的重要原因。（2）通过生物炭吸附剂投加量实验确定了MBC最佳投加量为0.2 g/L,并以该投加量进行后续实验研究。吸附动力学模型和颗粒内扩散模型的拟合结果表明,MBC对磷酸盐的吸附行为良好符合准二级动力学模型,拟合平衡吸附量与实验测得数据相当,颗粒内扩散模型的拟合结果表明颗粒内扩散并不是唯一吸附机制,还可能涉及边界层和薄膜扩散。Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合结果表明,Langmuir等温吸附模型能更准确的描述MBC对磷酸盐的吸附特征,MBC对磷酸盐的吸附过程主要为单层吸附机制,在288 K、298 K、308 K时最大吸附量分别为51.82 mg/g、56.69 mg/g、76.34 mg/g。MBC对污水水质p H值具有较宽的适应范围以及对磷酸根离子具有较强的选择吸附性。（3）以生物炭、海藻酸钠和水为原材料优选制备固定化生物炭小球湿地基质填料,并根据溶出实验确定生物炭小球填充体积。分别以沸石-砾石混合填料（对照组1）、添加空白海藻酸钠/氯化钙小球的沸石-砾石混合填料（对照组2）、添加生物炭小球作为填料的沸石-砾石混合填料（实验组）,构建模拟垂直流人工湿地反应器（CW1、CW2、CW3）。模拟湿地反应器进水为模拟污水处理厂尾水,水力负荷为0.25 m~3/（m~2·d）,在15-30天初期运行时间段内,生物炭基人工湿地（CW3）相较于CW1、CW2对TN和TP的去除效果优良,平均去除率分别为78.12%和64.93%。运行影响研究结果表明,当水力负荷由0.5逐渐减小至0.125 m~3/（m~2·d）时,各模拟湿地反应器对磷的去除率逐渐增大,CW1、CW2和CW3对磷的去除率由12.73%、10.43%、46.4%提高至21.16%、19.36%和81.72%,其中CW1和CW2受水力负荷影响较较为显著,CW3对水力负荷的变化具有一定抗冲击能力,去除率波动较小。湿地系统在不同月份对TP的去除效果随着季节性温度的降低而出现不同程度的降低,10月份对TP的平均去除率为21.1%、19.7%和64.7%,12月份对TP的平均去除率为13.25%、12.67%和46.79%,CW3相比于CW1和CW2湿地系统受温度变化影响较小。（4）通过生物炭基对植物和微生物群落结构的影响分析发现,CW3植物生物量小于CW1,而CW3对磷的去除率大于CW1和CW2,说明CW3湿地系统植物对磷的去率贡献占比较小,但生物炭的添加可以促进植物根系的生长发育;CW3相比于CW1、CW2微生物群落相对丰度更高,变形菌（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和浮霉菌门（Planctomycetes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）等反硝化菌相对丰度增加,而绿弯菌门相对丰度出现下降,噬磷菌的数量减少,抑制微生物对磷的利用降解,但生物炭基人工湿地系统可以提高TN和COD的去除效果。综上所述,利用湿地植物菖蒲制备的改性生物炭材料对磷具有较好的吸附去除效果,以改性生物炭材料为原材料制备的生物炭小球用作湿地基质填料对污水磷具有较为稳定的去除效果。本研究受十三五“水体污染控制与治理科技重大专项”项目资助,为湿地植物的资源化利用以及人工湿地体系中磷的强化去除及污水中低磷资源的回收提供一定理论支撑。