本研究从人工湿地重要组成部分——基质着手,以垂直流人工湿地(VFCW)为研究对象,系统研究了垂直流人工湿地单一粒径基质、正级配基质和组合基质对污水中有机物、氮和磷等污染物的净化效果,建立了基于层次分析法和模糊综合评判法的垂直流人工湿地基质评价系统,主要结论如下:　　 (1)实验系统运行一段时间后,不同基质实验柱对污水中CODCr的去除率较运行初期均有不同程度的提高,对CODCr的平均去除率在44.1％～63.5％之间。沸石实验柱对污水中氮的处理效果最好且稳定,对总氮(TN)和氨氮(NH4+-N)的平均去除率分别高达78.9％和92.3％,砾石和钢渣实验柱中存在氨释放的问题。无烟煤、钢渣实验柱对磷的净化效果好且稳定,对总磷(TP)和可溶性反应磷(SRP)的平均去除率分别达到85.6％和97.8％、88.9％和94.6％。其它基质实验柱对污水中磷的平均去除率均较低,且波动性较大,沸石、蛭石、陶瓷滤料和砾石实验柱均有SRP释放。　　 (2)各正级配基质实验柱对污水中CODCr的净化效果均较好,其中正级配生物陶粒实验柱对CODCr的平均去除率高达71.2％,高于单一粒径生物陶粒实验柱。正级配基质实验柱对氮和磷污染物的净化效果与单一粒径基质实验柱接近。正级配沸石实验柱对污水中氮的处理效果均较好且稳定,其中未种植植物和种植植物的正级配沸石实验柱对TN和NH4+-N的平均去除率分别高达89.8％和90.1％、83.7％和91.1％。正级配无烟煤实验柱对污水中磷的处理效果较好,对TP和SRP的平均去除率分别为65.5％和81.3％。种植植物与否对正级配沸石实验柱的出水pH值和净化效果没有显著性影响。　　 (3)各组合基质实验柱对污水中CODCr的净化效果均较好,去除率没有显著性差异。其中从上到下依次填充了无烟煤、生物陶粒和沸石的组合基质实验柱对CODCr平均去除率高达65.7％；其对污水中氮的处理效果也较好,对TN和NH4+-N的平均去除率分别达到82.1％和87.8％,与单一沸石实验柱没有显著性差异；其它3种组合基质实验柱对污水中氮的处理效果较差。钢渣和无烟煤以不同方式组合,出水pH值均正常,但是只有从上到下依次填充无烟煤、蛭石和钢渣的组合基质实验柱对磷的净化效果较好,对TP和SRP的平均去除率分别达到84.4％和88.0％。从上到下依次填充了生物陶粒、沸石和无烟煤的组合基质实验柱对磷素的去除率低于单一无烟煤基质实验柱。　　 (4)美人蕉在生物陶粒、沸石和无烟煤等基质中均能旺盛生长,其中表层填充沸石的实验柱中美人蕉生长和繁殖状况最佳。分层填充生物陶粒、沸石和无烟煤的组合基质实验柱对有机物、氮和磷的净化效果均较好,对CODcr、NH4+-N、TN、SRP和TP的平均去除率分别在73.9％～78.7％、83.8％～89.9％、88.3％～91.5％、93.8％～98.6％和87.1％～90.9％之间。Hodrick-Prescott滤波时间序列分析表明随着系统的运行,各组合基质实验柱对CODCr的去除率和去除量有不同程度的上升；对污水中TN和NH4*-N的去除率以及对NH4+-N的去除量以不同的趋势线下降,而对TN的去除量的趋势线呈波浪形；对污水中TP和SRP的去除率以不同的趋势线下降,对SRP的去除量的趋势线呈水平线,而随着进水浓度的升高,各组合基质实验柱对TP的去除量呈上升趋势.各组合基质实验柱对有机污染物的净化空间主要集中在表层,对氮的去除率均在填充沸石的基质层达到最高,对SRP的去除率均在填充无烟煤的基质层达到最高,而中下层对TP的去除均有一定的贡献。　　 (5)在高负荷垂直流人工湿地中,针对水质特性选择稳定长效安全的基质,可提高人工湿地净化效果、减小人工湿地占地面积和延长人工湿地使用寿命。当特征污染物为有机物时可选用单一粒径或正级配生物陶粒；当特征污染物为氮时可选用单一粒径或正级配沸石；当特征污染物为磷时可选用单一粒径或正级配无烟煤；当所处理污水为含有有机物、氮和磷污染物的综合污水时,选用三者的组合可提高处理效果。钢渣单独使用时出水呈强碱性,不宜直接排放,可按一定比例掺加到其它基质中提高对磷的处理效果,同时实现以废治废的目的。　　 (6)构建了基于层次分析法和模糊综合评判法的垂直流人工湿地基质评价系统,根据评价模型定量化基质评价结果.基于前期工作的结果,以8种基质(沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、砾石、钢渣和生物陶粒)为例进行综合评价,得到8种基质总排序为:钢渣,无烟煤和沸石,陶瓷滤料,生物陶粒,蛭石,砾石,页岩,为垂直流人工湿地设计中基质的选择提供理论依据。