人工湿地是一种经济高效的污水脱氮除磷处理技术,湿地植物、湿地基质、湿地微生物是人工湿地高效脱氮除磷、提高污水净化效能的关键因素。而与传统人工湿地相比,湿地微生物燃料电池技术可以通过生物电化学手段强化脱氮除磷过程,提高去除效率。本研究首先通过等温吸附实验、吸附动力学实验系统分析锰砂对氮、磷的吸附特征;基于吸附模拟实验结果,选用锰砂作为人工湿地的基质填料,构建人工湿地小试装置,探究植物、基质、微生物,在人工湿地脱氮除磷过程中的关键作用;以锰砂人工湿地系统的小试实验结果为基础,将微生物燃料电池技术与人工湿地相耦合,研究不同水力停留时间下该系统长期连续运行过程中的水质净化效能及生物电化学性能,揭示了氮磷污染物在人工湿地耦合微生物燃料电池系统中的降解和产电机制。本研究取得的主要结果如下:（1）锰砂对溶液中氮、磷有较好的吸附性能,采用Langmuir方程和Freundlich方程拟合锰砂对氮磷的吸附过程发现,Langmuir等温模型能更好的拟合锰砂对氨氮的等温吸附过程（R~2=0.99）,而锰砂对磷的吸附过程采用Freundlich等温模型拟合效果更好（R~2=0.94）。应用准一级、准二级动力学模型拟合锰砂对氮磷的吸附动力学过程发现,氮（R~2=0.99）、磷（R~2=0.99）吸附动力学过程均符合准二级动力学模型。（2）构建以锰砂为基质的人工湿地小试装置,以有无植物作为实验设计变量,以不同的水力负荷作为运行变量条件,实验结果表明最优水力负荷为0.20 m~3/（m~2?d）,有植物组比无植物组的人工湿地系统氮磷的去除率更高,具体有植物组的COD、TP、NH4+-N、NO3--N、TN去除率比无植物组高0.7%、6.3%、3.4%、3.7%、3.5%。（3）以湿地系统内植物、基质和微生物群落结构为不同控制因子,解析锰砂人工湿地COD、NH4+-N、NO3--N、TN、TP的去除机理,研究发现随着运行时间的推移植物中氮磷含量均增加,因此推测植物通过根系吸收湿地系统中的氮磷,从而降低水体中的氮磷含量;通过分析湿地运行前后锰砂基质表面形貌、组成元素的变化情况,发现基质直接或间接参与到碳氮磷的去除过程,植物根系微生物群落结构明显区别湿地系统的其它取样点,植物根系丰富的微生物群落强化碳氮磷的去除。（4）电路运行模式和植物是影响人工湿地微生物燃料电池系统对COD和氮素去除效率的主要因素。闭路有植物组COD去除率显著高于闭路无植物组和开路有植物组。闭路有植物组TN去除率显著高于闭路无植物组,但与开路有植物组TN去除率无显著差异。通过对有无植物两组人工湿地微生物燃料电池系统功率密度和库伦效率进行比较,发现植物能明显提高人工湿地微生物燃料电池系统的功率密度和库伦效率。因此,闭路有植物人工湿地微生物电池系统能够高效去除污水中的COD和氮素同时具备较好的产电性能。