人工湿地通过基质、植物、微生物的协同作用被广泛应用于农业、工业及生活污水的净化处理。人工湿地具备建设运营成本低、去污效果好、景观效益突出等特点,应用前景良好。本文在介绍了人工湿地的概念、分类、去污机理、国内外研究进展的基础上,针对作为人工湿地去污效果有重要影响因素的水力负荷、曝气开展室内机理模型研究,并开展了中试规模的技术验证试验。室内机理模型试验中,以砾石、沸石、炉渣为基质,设计了表流型人工湿地模型(简称A)与潜流型人工湿地模型(简称B),并按照串联的耦联方式,构建了4种不同的二级串联人工湿地模型系统,分别为组合AA、AB、BA、BB:并针对组合BB去污效果较差,在组合BB基础上设计了三级串联人工湿地模型系统,组合BBB。实验使用自配的人工模拟生活污水(劣V类)。在水力负荷实验中,设计了0.12、0.19、0.28、0.42、0.69 m3/(m2·d)共5个梯度的水力负荷,测定不同水力负荷下,4种二级串联人工湿地模型系统中污染物去除率,研究水力负荷、组合方式以及二者交互作用对去污效果的影响,拟合了去除率、去除量同水力负荷之间的函数关系,并确定最佳水力负荷范围。在曝气实验中,采用表、中、底层曝气共3种曝气位置以及气水比0：1、3：1、6：1、9：`共4种曝气量,探究了曝气位置、曝气量及二者交互作用对三级串联人工湿地模型系统的去污效果影响,确定最佳曝气条件。根据室内机理模型实验研究成果,在郑州市索须河南岸1.1 km的中试基地开展验证实验。从2014年12月至2015年4月的5个月中,在0.15、0.3、0.45 m3/(m2·d)共3个水力负荷条件下,监测中试基地各组成部分和整体的去污效果；验证水力负荷对系统的影响。分析各段去污能力的变化情况,探讨人工湿地长期运行后,内部去污能力变化规律。主要结论如下：(1)低水力负荷条件下,组合方式对系统的去污效果有显著影响(p<0.05),高水力负荷条件下,组合方式影响不显著(p>0.05),组合AA的去污效果最佳,组合BB最差。污染物去除率与水力负荷值呈显著负线性相关关系(p<0.01),污染物去除量与水力负荷值呈二次函数关系,COD. NH3-N、PO43--P去除最佳水力负荷范围分别为0.31-0.33、0.33-0.36、0.36-0.42 m3/(m2·d)。组合方式和水力负荷的交互作用影响不显著。(2)曝气位置和曝气量对系统去污效果有显著影响(p<0.05)。对于COD与NH3-N,曝气有增氧的正效应和干扰系统的负效应；对于P043--p,曝气位置越低,气水比越大,去污效果越差。在综合曝气效果与经济原则的基础上,底层曝气、气水比6：1条件下去污效果最佳。曝气位置和曝气量的交互作用对系统去污效果影响不显著(p>0.05)。(3)在中试基地5个月持续监测中,当进水污染严重时,即COD>100 mg/L, NH3-N>5 mg/L,TP>3 mg/L时,水力负荷越大,去污效果越差；而当进水污染不严重时,即COD<100mg/L, NH3-N<5 mg/L, TP<3 mg/L时,水力负荷对去污效果影响较小。(4)中试基地完工半年内,段1、段2、段3、段4、段5、段6的COD的平均去除率分别为4.45%、5.42%、29.12%、6.79%、4.27%、4.44%；NH3-N平均去除率分别为14.1%、10.44%、3.48%、3%、10%、9.72%；TP平均去除率分别为4.78%、11.03%、3.68%、13.82%、4.52%、5.72%。在经过3年多的运行后,6段的COD的平均去除率分别为-10.67%、5.35%、10.01%、10.44%、22.89%、7.55%；NH3-N平均去除率分别为-9.22%、7.7%、9.84%、16.69%、24.04%、9.46%；TP平均去除率分别为-6.52%、10%、10.77%、13.53%、20.69%、6.13%。中试基地前端去污能力下降,甚至可能成为污染源,中试基地更多依赖后端的去污作用。