随着我国工业化进程的不断深入，水环境污染越来越严重。虽然污水处理方法较多，但是对污水中的氮、磷去除率较低，人工湿地（constructed wetlands，CWs）可实现污水中氮、磷的无害化去除。但是，CWs污水处理系统易受多种环境因素的影响，湿地中溶解氧（dissolved oxygen，DO）便为其重要影响因素之一。虽然可以通过种植植物和传统曝气方式提高湿地中DO浓度，但是两种增氧方式存在明显的局限性。中空纤维膜无泡曝气技术在污水处理中的应用为CWs增氧提供了一条新思路。　　本文以垂直流人工湿地（ vertical flow constructed wetlands， VFCWs）小试装置为研究对象，考察了不同温度段中空纤维膜组件数量和水力停留时间（hydraulic retention time，HRT）对湿地去除污染物效果的影响，确定了不同温度段的最佳运行参数；并考察了三种曝气方式（种植植物、传统曝气、中空纤维膜曝气）之间的差异，确定利用中空纤维膜曝气代替植物根系输氧的可行性；最后采用MPN多管发酵法和Biolog微平板法分析了不同数量曝气膜组件的CWs基质表面微生物的硝化势、硝化菌数量和群落多样性，对曝气膜组件影响湿地污染物去除的机理进行探讨。得出的结论如下：　　（1）温度不同，VFCWs的最佳运行条件存在差异。装置中只有污水时，最大膜组件数量为3，对应的膜有效表面积为0.0225 m2。低温阶段，VFCWs最佳HRT和膜组件数量分别为3 d和1个（膜有效表面积为0.0075 m2），对应的COD、NH3-N和TN的去除率分别为68.70％、62.61%和60.36%；中温阶段，VFCWs最佳HRT和膜组件数量分别为2 d和1个（膜有效表面积为0.0075 m2）。对应的COD、NH3-N和TN的去除率分别为77.80%、66.16%和64.59%；高温阶段， VFCWs最佳HRT和膜组件数量分别为1 d和2个（膜有效表面积为0.015 m2）。对应的COD、NH3-N和TN的去除率分别为86.98%、71.22%和70.34%。　　（2）VFCWs中利用中空纤维膜曝气供氧可代替植物根系的输氧作用。低温阶段，植物根系的输氧作用对湿地内DO浓度的提高和各污染物去除效果的提升并不明显。在中温阶段和高温阶段，虽然有显著提升，甚至高于传统曝气的提升效果，但是提升幅度远小于中空纤维膜曝气。利用中空纤维膜曝气对污染物去除效果提升最为理想，但是容易造成NO3--N的积累，VFCWs底部需预留反硝化区。这不仅能够增加湿地的处理能力，还可有效节约土地面积。　　（3）VFCWs中加入曝气中空纤维膜可显著提高湿地基质表面微生物的数量和活性。加入1个曝气膜组件后，硝化势由0.12 mg·kg-1·h-1增加到0.46 mg·kg-1·h-1，硝化菌数量由0.4×104/g迅速增加到3.0×104/g。继续增加曝气膜组件的数量，硝化势和硝化菌数量不仅没有增加反而减少。经Biolog微平板法分析得出，VFCWs中膜组件数量为1时，湿地基质表面微生物的代谢活性和对各类碳源的利用程度最高。湿地中增加1个膜组件，湿地内微生物群落多样性变化并不显著，但是数量大于1时，群落多样性显著降低。曝气膜组件的加入对湿地上层基质表面常见种优势度的影响不大。