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雨水生物滞留池技术已经成为目前低影响开发和面源污染控制中最具代表性的技术之一。由于沙和粉煤灰的组合已经被发现对水体磷污染具有较好的吸附特性,可以作为雨水生物滞留池的潜在填料。但是填料层结构和淹没区高度的设计对沙与粉煤灰作为填料的雨水生物滞留池去除雨水氮磷污染的影响特征认识不足,同时对沙-土-粉煤灰基质雨水生物滞留池内部微生物种群结构对系统污染物去除能力的影响特征尚无定论,为此本研究以等比例组合的沙、土、粉煤灰作为填料,以一周为一个降雨周期进行连续的模拟降雨实验。(1)通过对填料吸附效果的研究发现:含有粉煤灰的填料对含磷污染物的吸附效果要优于单一的填料沙和单一的填料土壤,拥有更高的最大吸附量(2.738mg/g)。(2)通过将填料层设计成分层结构并增加不同高度的淹没区来分析雨水生物滞留池氮磷去除效果的研究结果表明:淹没区的设置可以显著提高对硝氮的去除效果,最大可提高接近30%,但是淹没区高度越高,对氨氮和TP的去除存在抑制作用,氨氮从95.15%下降到51.81%,TP从88.66%下降到44.50%;分层结构设计整体要优于混合结构设计。其中设计淹没区高度为40cm的分层结构沙,土,粉煤灰雨水生物滞留池对氨氮,硝氮,TN以及TP的去除率分别达到88.26%、77.47%、75.02%和81.23%,可以认为这是一种较为优秀的沙、土、粉煤灰雨水生物滞留池设计方案。(3)通过Miseq高通量测序对未经使用过的原始填料样品及不同结构不同淹没区高度的6种雨水生物滞留池内部填料样品进行检测,分析其中的微生物种群结构特征,同时测量了各填料样品中的脲酶含量以及胞外聚合物(EPS)的含量,并分析它们与雨水生物滞留池脱氮除磷效率之间的相互关系,结果表明:绿弯菌门、硝化螺旋菌门以及EPS浓度均随淹没区高度的增加而降低,其中绿弯菌门和硝化螺旋菌门微生物的数量分别与氨氮和硝氮的去除效率的变化趋势相反,EPS浓度与TP的去除效率变化趋势一致,而脲酶的含量随着淹没区高度的上升而增加,与TN的去除效率的变化趋势一致。本研究结果可以为沙-土-粉煤灰基质雨水生物滞留池的设计优化提供理论依据和数据支撑。