湖泊富营养化防治是国内外研究的热点课题，削减入湖河道污染，减少入湖污染负荷量，又是湖泊富营养化防治的关键。本研究把传统的氧化塘技术、潜流人工湿地技术以及表面流人工湿地技术进行了有机结合，设计建设了抚仙湖窑泥沟复合人工湿地，并将复合人工湿地处理工艺成功地应用于入湖河流的污染治理。通过为期两年的监测和试验，研究了窑泥沟复合人工湿地净化入湖河水的机制、效果以及影响因素，探讨了氮、磷等污染物迁移转化规律。同时也分析了湿地经济植物对金属元素的富集特征，研究了湖滨湿地生态修复及其对生物多样性的影响。为湖泊富营养化控制以及人工湿地处理技术提供了理论基础和实践经验。其研究内容包括： 1．窑泥沟复合人工湿地工艺设计的主要净化功能区包括；前处理系统、氧化塘系统、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地。占地面积10060m2。选择栽种的湿地植物主要有：水芹，香蒲，芦苇，大花美人蕉，睡莲以及莲藕等。其中，水芹栽种面积约占总湿地面积的52.5％。 2．污染负荷去除总量研究：在停留时间(HRT)27.5h条件下，窑泥沟复合人工湿地对污染物SS、BOD、COD、TN和TP去除率分别达到88.53％、83.81％、82.08％、56.38％和45.64％，相应的去除量分别为75.99t、26.53t、76.46t、1.77t和0.41t。可使出水COD、BOD达到Ⅲ类水质，TN、TP达到V类水质。其中，SS、BOD、COD等污染物主要是在前处理系统和氧化塘系统中被去除。前处理系统沉积物平均沉降速率为206g/m2．d；氧化塘系统沉积物平均沉降速率为136g/m2．d。复合人工湿地年去除污染负荷总量：SS平均为76t，BOD平均为27t，COD平均为76t，TN平均为7t，TP平均为2t，有机质平均为188t。 3．除氮效果研究：湿地系统进水TN浓度变化范围为4.6～14.9mg/L，平均值7.5mg/L，其中有机氮(TON)占14。2％，无机氮占85.8％，以NH4+-N为主。通过各功能区的逐步深度净化，湿地系统出水TN浓度只有1.0～5.6mg/L，平均值3.2mg/L。人工湿地系统对Nox—、NH4+、TON和TN的去除率平均值分别为62.7％、53.8％、62.4％和57.5％。在窑泥沟复合人工湿地系统四个功能区中，表面流人工湿地除氮效果最佳，氮去除率年平均为39.4％；氧化塘系统除氮效果次之，氮去除率年平均为18.5％；潜流人工湿地氮去除率年平均为10.6％，前处理系统中氮去除率年平均只有3.6％。人工湿地系统氮去除量平均为1910mg/m2.d，其中植物同化作用除氮效率占7.5％，其去除量为142mg/m2．d。 4．除磷效果研究：湿地系统进水TP浓度交化范围为0.53～2.20 mg/L，平均值为1.10mg/L，通过各功能区的逐步深度净化，湿地系统出水TP浓度只有0.19～0.98mg/L，平均值0.5mg/L，TP去除率在7.8%～81.1％之间，平均值为54.9％。在窑泥沟人工湿地的四个功能区中，潜流人工湿地除磷效果最佳，磷滞留量为896mg/m2．d；其次是氧化塘系统，磷滞留量为283mg/m2．d；前处理系统的磷滞留量为147mg/m2．d，表面流人工湿地除磷效果较差，磷滞留量为117mg/m2．d。湿地系统磷平均总滞留量为265mg/m2．d，其中，植物同化作用年除磷量为96kg，约占磷滞留总量10％。 5．去除效果影响因素研究: 进水TN浓度为8～11mg/L时，氮去除效果最佳，去除率能达到60％以上。TN浓度超过11mg/L或低子5mg/L时，去除率就开始下降，当 TN 浓度为14.93mg/L 时，去除率只有30.3％。 随着水力负荷的增加，湿地系统的除氮效果也相应减少，最佳水力负荷为500mm/d。在停留时间大于72h以后，水力负荷对N、P等污染物去除效果影响趋于平缓。 在4～9月份，随着温度不断升高，湿地植物水芹等生长旺盛，湿地系统的除氮效果最佳，均达到75％以上。 在气温低的冬春季节，窑泥沟复合人工湿地除磷效果最佳，这与一般研究结果 相反。运行的两年期间，除磷效果变化不大，其它污染物去除效果是第一年大于第二年。另外，水芹休眠换苗期间，对N、P去除效果有一定影响。 6．经济植物食用安全性研究：通过对水芹等水培湿地经济植物体内常量元素、稀有元素以及重金属元素含量检测分析，表明各种金属元素含量均在正常值范围内，几种有毒的重金属元素(Cu、Pb、zn、Cd和Cr)含量均低于国家规定的安全质量标准，食用或作饲料是安全的。 7．湖滨湿地修复及其对生物多样性影响：试验研究了湖滨湿地修复过程中不同类型水生植物的生长及影响因素。湖滨湿地修复前后两年比较，第2年浮游植物多样性指数平均值与第1年相比，增加了48％；第2年同期的浮游动物数量低于第1年，但是大型浮游动物枝角类和桡足类的数量增加明显。