随着我国工业化和农村城市化进程的加速,城镇污水已成为水环境污染的重要源头.由于大多数城镇技术力量有限、资金缺乏,如何合理利用有限的资源达到污水处理目的是当前一大难题.围绕城镇城市污水处理问题,以植物生长可以完全或基本覆盖全年的广大温暖地区为特定区域,对附设一级预处理的人工湿地运行效能及影响因素、主要污染物去除机理和生态学进行了研究.对人工湿地的启动和启动期内污染物的去除规律进行了研究.人工湿地启动的重点和难点是植物栽植,研究表明春、秋季植物成活率明显高于其他季节;针对扦插植物在砾石床中成活率低的问题,首次引入了两段式栽植驯化法,获得了巨大的成功,植物成活率由不足20％显著提高到95％以上.有机污染物、TN、SS去除率在启动后均要经历由低到高的过程,有机物和TN去除受植物长势和季节的影响较大,具有明显的生物特征.TP去除率在启动之初即达到了86.40％的高值,证明此时非生物作用是主要的除磷途径.国内首次以温暖地区处理城镇城市污水的人工湿地为对象,进行其净化效能的长期、连续、系统的研究.对人工湿地的各种主要影响因素进行了考察.发现水力负荷、气候、DO对COD、TN、NH<,3>-N的去除存在明显影响,水质对各种指标的去除率均存在不同程度的影响,有机污染物和氮素的去除存在相互的促进作用,其中碳源对氮素去除的影响尤其明显.而回流和定期干化/冲洗是改善湿地运行效能的良好措施.试验确定温暖地区人工湿地处理城市污水的合理水力负荷为0.1~0.4m<'3>/(m<'2>·d),合理的回流比为1.0.对污染物质在人工湿地中的迁移转化规律进行了研究.结果表明有机污染物、氮、磷在湿地填料中的迁移转化基本规律较为一致,从前到后或由上至下均呈逐级下降的总体趋势.在综合了污染物的净化效能、影响因素和湿地中的迁移转化规律等多方面研究成果的基础上,对温暖地区人工湿地在较高负荷下处理城镇城市污水的机理进行了分析.对人工湿地生态学进行了多方面的研究.气候变化仍然是温暖地区人工湿地植物生长的主要影响因素,植物在稳定成活以后仍然存在环境适应问题.收割试验证明适当缩短收割周期对植物生长和生物量生产具有刺激作用,但收割后植物根均会出现大量的死亡,对湿地稳定性和净化效能存在不利影响.人工湿地中存在着从植物、微生物到昆虫、鸟类等种类繁多的生物,这些生物与非生物环境共同维持了人工湿地系统强大而稳定的污水处理能力.对9种湿地植物进行了环境适应性、污染物去除能力等方面的综合比较,筛选出再力花和芦苇两种理想的湿地植物,并针对湿地进水水质较差或出水水质要求较高这两种最常见的情况,提出了相应的植物优化组合方案.在实验研究和理论分析成果的基础上,针对温暖地区城市污水首次提出了人工湿地的最佳工艺设计方案.技术经济分析表明,附带一级处理的人工湿地工艺与常规污水处理工艺相比,具有投资小、运行费用低、运行稳定、技术管理要求低等特点,在城镇污水处理中具有明显的优势.