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目前我国村镇环境污染形势严峻,村镇生活污水的治理迫在眉睫。人工湿地利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化,具有投资少、运行管理简单、美化环境等优点,在我国经济实力薄弱的村镇具有广阔的应用前景。人工湿地系统中,微生物是吸收和降解污染物的主要生物群体和承担者。微生物强化技术通过投加筛选自湿地土壤的高效反硝化细菌或菌群,以增加人工湿地中脱氮细菌或菌群的数量,强化微生物对村镇生活污水中污染物的去除作用,是实现污水达标排放的有效手段。该技术在人工湿地中的成功应用,可以有效的节约水资源,实现村镇生活用水的循环利用,对于推进新农村建设和环境资源的可持续发展具有重大的战略意义。本文以实验室小型人工湿地和中试人工湿地现场为研究对象,同时开展了微生物强化人工湿地的试验。在实验室试验中,利用已获得的六株高效脱氮菌株为菌种,构建了四种不同菌群,重点考察了不同浓度下的各菌群对氮素的去除效率,对比确定了用以微生物强化人工湿地的最优菌群的接种浓度；评价了所构建实验室小型人工湿地系统的去污效果,进行了微生物强化实验室小型人工湿地处理模拟废水的工艺研究。在中试现场试验中,对所构建的中试湿地系统进行了两年的通水运行,考察了该系统对实际生活污水的去除效果,评价了该系统的去污能力；同时选取了高效脱氮菌株,以实际生活污水为研究对象,通过强化构建的中试人工湿地,保证出水主要污染物CODcr、NH3-N、TP达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准要求,同时考察达标时系统的水力停留时间HRT。取得的主要研究结论如下：(1)6株细菌对污水中的氮具有良好的去除效果,均可作为强化人工湿地的优势菌株。6株菌的反硝化作用完全,反硝化过程中无温室气体产生,具有良好的环境效益。6株菌组合的脱氮菌群均具有高效的脱氮效率,其中1%浓度的F4(LZ-4、LZ-14、XP1、XP2、CL-1、CL-3)混合菌群,效率最高,在第144h时对N完全去除。选取F4组合进行强化人工湿地,进一步节约工艺成本。(2)所构建的实验室小型人工湿地(Constructed wetlands microcosm, CWM)具有较好的水质净化效果。然而,当HRT为5天、10天、15天时,受污染河水(River water, RW)经人工湿地处理后的出水CODcr、NH3-N、TN、TP浓度并未满足国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准,平均去除率分别42%-60.3%,35%-45%,23.7%-33.2%,13%-25%。在对生活污水(Domestic Wastewater, DW)的处理试验中,人工湿地出水CODcr、NH3-N、TN、TP也未能达到GB18918-2002一级B标准要求,平均去除率分别61%-68.7%,37.5%-66.7%,27.4%-45.5%和50%～63.7%。(3)微生物强化技术在所构建的实验室小型人工湿地系统(CWM)中得到了成功的应用。强化组湿地(Biol, Abiol)的出水CODcr、NH3-N、TN、TP的去除效果与对照组(Bio2,Bio3, Abiol, Abio2)相比,得到明显改善。其中在利用6株高效脱氮菌构成的微生物菌群处理RW的试验中,出水CODcr、 NH3-N、TN、TP浓度满足国家GB3838-2002Ⅲ类标准所需的HRT为7天,去除率分别为75.7%,96.8%,96.7%和90.4%。在处理DW的试验中,CODcr、NH3-N、 TN、TP达到GB18918-2002一级B标准要求时的HRT分别为4天,7天,7天,去除率分别为85.7%,88.6%,75%和88%。在此强化试验中,不同污染物在人工湿地中的降解特征不同。一级动力学模型较好的模拟生物强化CMWs系统中COD、TN及TP的降解规律。强化CMWs处理RW的COD、TN、TP的体积去除速率常数分别为0.138d-1、0.173d-1、0.173d-1。强化CMWs处理DW的COD、TN、TP的体积去除速率常数分别为0.23d-1、0.138d-1、0.173d-1。(4)人工湿地系统以山东建筑大学中水处理站为依托构建,处理工艺以中水处理站二级出水为研究对象,湿地进水水质符合典型生活污水的水质特征。湿地现场进水的总氮浓度相对较高,主要以NH3-N为主,属于高氮生活污水,而COD波动较大,尤其随季节变化较大,总磷的浓度相对偏低。湿地出水主要污染物COD、NH3-N、TP不能或稳定达到GB18918-2002一级B标准的各项指标。(5)利用反硝化细菌Paneibacillus sp. XP1强化中试人工湿地处理实际生活污水工艺,效果显著。秋季作物收割后,Paenibacillus sp. XP1菌株对香蒲湿地的强化作用,比强化芦苇湿地要明显。CCW-XP1试验组(XP1菌株强化香蒲湿地)COD的最大去除率为73%,NH3-N的最大去除率为94%,TN的最大去除率为78%。HRT4天时,NH3-N出水浓度达到GB18918-2002一级B标准,与对照组相比,HRT时间缩短了至少15天。夏秋季,Paenibacillus sp. XP1菌株对芦苇湿地的强化试验显示,夏季RCW-XP1试验组(XP1菌株强化芦苇湿地),在HRT4天时,COD的去除率为76.2%,TP去除率为73%,TN去除率为63.8%,达到GB18918-2002一级B标准(CODcr≤60mg/L; TP<0.5mg/L); HRT7天时,NH3-N去除率为90%,达到GB18918-2002排放一级B标准(NH3-N≤8mg/L)。秋季RCW-XP1试验组出水水质达标的时间及各污染物去除效率为：HRT4天,COD的去除率为69.5%,TP去除率为73%,TN去除率为55.6%；HRT7天,NH3-N去除率为96.2%。夏季强化人工湿地处理生活污水后,COD、TN、TP的体积去除速率常数分别为0.173d-1、0.23d-1、0.34d-1。、秋季强化后的COD、TN的体积去除速率常数分别为0.34d-1、0.23d-1,TP的降解受外界因素影响,未符合一级动力学模型。(6)人工湿地单元处理费用比传统生物处理方式,成本降低。传统污水处理厂处理的生活污水,出水达到回用标准时,处理费用约为1元／吨。而采用分散式的人工湿地处理村镇生活污水,其动力费用每吨水平均不足0.01元。高效脱氮菌强化人工湿地工艺的总处理费用约为0.23～0.29元／吨,仅为污水处理厂的1/4-1/5左右。