2020年3月至2020年7月,利用废弃小龙虾(Procambarus clarkii)壳,在热解温度为300℃和800℃下,制备小龙虾壳生物炭,并将其与海绵零价铁混合,制备成模拟垂直流人工湿地的新型填充基质材料。在小龙虾壳生物炭与海绵零价铁投入量的比例分别为2∶1、1∶1和1∶2,且二者的总投入量分别为60 g、90 g和120 g、水力停留时间分别为6 h、12 h和24 h条件下,在18个模拟垂直流人工湿地中开展实验,研究以小龙虾壳生物炭、海绵零价铁和石英砂为基质的模拟垂直流人工湿地对污水中硝态氮、总氮和磷酸根的同步去除效果。研究结果表明,在不同热解温度下都成功制备了小龙虾壳生物炭,其中,300℃下小龙虾壳生物炭的碳元素含量(43.75%)较大,而800℃下小龙虾壳生物炭的孔结构发育更加完全;当模拟垂直流人工湿地进水中的硝态氮质量浓度为30 mg/L和总磷酸根质量浓度为2.35 mg/L时,800℃小龙虾壳生物炭与海绵零价铁投加比例为1∶2为最佳填料比,两者总投入量为120 g为最佳投加量;在实验的第64天至第65天,在最佳填料比和最佳投加量条件下,当水力停留时间为6 h时,模拟垂直流人工湿地对污水中硝态氮的去除率达到最大(92.77%);在实验的第76天至第77天,在最佳填料比和最佳投加量条件下,当水力停留时间为24 h时,模拟垂直流人工湿地对污水中总氮的去除率达到最大(71.16%);在实验的第89天至第90天,在最佳填料比和最佳投加量条件下,当水力停留时间为12 h时,模拟垂直流人工湿地对污水中磷酸根去除率达到了49.71%。小龙虾壳生物炭耦合海绵零价铁强化垂直流人工湿地的推广应用,不仅实现了废弃小龙虾壳的资源化利用,而且增大了其对污水中硝态氮、总氮和磷酸根的去除率。