随着社会经济的发展,生产污水以及生活污水所排放的污染物种类越来越多,常见的污染物有COD、NH4+-N、重金属等,而重金属是造成我国生态环境威胁主要因素之一。针对重金属污染问题,我国已制定了许多相关的法律法规,但仍然存在企业偷排、超标排放等问题,再加上不可避免的生活污水的排放,农业污染及道路雨水径流等问题,使得地表水资源的重金属现象难以根除。由于传统重金属处理技术的局限性,环保工作者仍在寻找合适的经济、环保型重金属处理工艺。人工湿地是一种利用基质、微生物及动植物群落的协同作用实现对污水中有机物、氮、磷和重金属等去除的复杂生态系统。已有研究表明人工湿地能够对重金属污水进行有效处理,但实际工程中,人工湿地的处理性能会受到HRT的大小、基质种类、湿地植物种类以及进水污染物浓度和种类等因素的影响。针对以上问题,本研究以芦苇、香蒲为湿地植物,以碎石为基质,构建水平潜流人工湿地对含COD、NH4+-N、Cd2+、Zn2+的综合污水进行处理,研究结果表明:(1)当HRT为2d时,在不同Cd2+、Zn2+浓度污水进水条件下,湿地出水中的NH4+-N均达到排放一级B标准,出水中的TN和COD均达到排放一级A标准。(2)在污水HRT为4d时,人工湿地对浓度分别为4 mg/L、10 mg/L、16 mg/L的Cd2+去除率分别为99.6%、99.3%、98.6%,人工湿地对浓度分别为12 mg/L、20 mg/L、28 mg/L 的 Zn2+去除率分别为 99.1%、94.7%、91.9%,此时进水 Cd2+为 4 mg/L、Zn2+为12 mg/L的出水重金属浓度分别接近或达到排放标准,人工湿地去除效果强于未种植植物的基质。(3)基质对重金属的吸附顺序遵循:Zn2+>Cd2+;人工湿地实验中,湿地中Cd2+的去除不仅受到Zn2+的直接影响,还受到自身浓度的影响;而低浓度Zn2+的去除不受Cd2+的影响,当Zn2+浓度较高时去除率随Cd2+浓度的增大而下降;由此可见,湿地中的重金属间竞争吸附关系比单一基质中的重金属间竞争吸附关系远远要复杂。(4)连续运行结果显示,湿地运行72 d后出水NH4+-N浓度逐渐下降并稳定在4.40 mg/L左右,去除率稳定在78.0%左右,整个运行时段出水NH4+-N的浓度均达到排放一级B标准;出水TN浓度最后稳定在4.7 mg/L左右,去除率在76.5%左右,整个运行时段出水TN的浓度均达到排放一级A标准;出水COD的浓度及去除率未受到影响,去除率在85.0%左右,出水满足排放一级A标准;运行至54 d～82 d,湿地出水Cd2+浓度非常稳定,最大值仅为0.01 mg/L,出水满足排放标准;出水Zn2+浓度最大值为0.37 mg/L,出水Zn2+浓度在整个运行时段均满足排放标准。(5)芦苇、香蒲对重金属的富集主要集中在根部,香蒲对Cd、Zn的富集能力比芦苇明显更强,芦苇、香蒲对Zn的富集能力比Cd明显更强;Cd、Zn随深度增加含量逐渐减小,基质对Cd、Zn的累积主要集中在底层,Cd、Zn在人工湿地基质中的主要赋存形态是残渣态,残渣态Cd、Zn随基质深度的增加均呈现增加的趋势,基质层中Cd碳酸盐结合态占比较Zn更大,在最活跃的交换态中,重金属对基质的亲和势顺序为Cd>Zn,重金属Cd、Zn以铁锰氧化物结合态的赋存的比率均较高,但Zn以铁锰氧化物结合态的赋存的比率更高,有机结合态的Cd、Zn随基质层深度的增加均呈下降的趋势。