我国水环境治理工作近年来取得了初步成效,但并没有做到持久型、生态型的治理目标,部分河流依然存在污染现象,水质无法达到所要求的地表水质量标准,成为典型的微污染河道。本文即针对微污染河道问题,提出砾间接触氧化-水平潜流人工湿地的复合工艺,研究该复合工艺的水质净化效果。经过26天的调控运行,成功启动了复合工艺系统。稳定运行后,探讨了水力停留时间（HRT）、砾间接触氧化曝气区和非曝气区（砾石O/A区）分段进水配比和砾石O区曝气强度对砾间接触氧化及后置水平潜流人工湿地净化水质效果的影响,并研究了复合工艺在低污染、低碳氮比条件下的水质净化效果。启动期间观察可见,砾石填料表面出现明显的微生物挂膜,砾间接触氧化（简称砾石区）的COD、NH4+-N去除率最终均稳定在75%左右,TN去除率在50%左右。挂膜成功后,分析各污染物沿程变化情况可知,COD和NH4+-N均在砾石O区的去除效率最高,而TN在砾石A区的去除效率最高。水平潜流人工湿地对COD和NH4+-N的去除效果优于TN。运行参数优化实验发现,当砾石区HRT为5h时,砾石区对污染物的去除效果较好,COD、NH4+-N、TN的平均去除率分别可达71.8%、75.3%、67.8%;砾石O/A区分段进水配比为1:1时,COD、NH4+-N的平均去除率较高。在1:2时,复合工艺对TN的去除率最高,达到78.9%,且后置串联的水平潜流人工湿地能够很好的弥补分段进水带来NH4+-N处理效果不佳的问题,复合工艺对NH4+-N去除率仍可以达到80%以上;砾石O区DO浓度为5～6 mg/L时,复合工艺对各个污染物都有较好的处理效果。在进水浓度略高于地表水环境质量标准（GB 3838-2002）Ⅴ类水的情况下,处理后出水大多可以达到Ⅱ类标准。得出较佳的参数组合为:砾石区HRT为5 h、砾石O/A区分段进水配比1:1、砾石O区DO浓度5～6 mg/L。复合工艺在低污染、低碳氮比的微污染河道中,仍能够达到较好的处理效果,对COD、NH4+-N、TN的去除率分别可达到70%、80%、50%以上。基于以上实验结果,开展了密云水库西口外小流域水质净化工程设计,主要包括工艺流程设计、各构筑物尺寸计算,以及工程投资估算,旨在为不同微污染河道治理工程提供依据。