人工湿地是一种根据自然湿地的净化原理设计而成的生态净化工程，其通过将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，使污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，实现对污水、污泥的处理。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、残留物积累、植物蒸腾和养分吸收及各类植物的作用等。

图1 人工湿地基本流程图

具有各种透水性的特殊基质，如砂、砾石等。人工湿地中的基质又称填料、滤料，基质在为植物和微生物提供生长介质的同时，也能够通过沉淀、过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用直接去除污染物。潜流人工湿地以SS、COD和BOD为去除目标时，根据水力停留时间、占地面积和出水水质等限制因素，可以选用特殊填料为基质。

适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如美人蕉、风车草、芦苇等。植物是人工湿地的主要组成部分,在人工湿地污水处理工程中发挥着很重要的作用:（1）植物的存在增加了系统和污水的接触面积,有利于悬浮物和病原菌的吸附、去除;（2）植物的存在减少了污水的流动,有利于悬浮物的沉降;（3）植物发达的根系使系统不易形成侵蚀沟,稳定了系统,并且植物根系的生长使系统不易被阻塞;（4）植物具有输送氧气的作用,其根系还具有分泌功能;（5）植物外形美观具有欣赏性,还可以收割回收以达到一定的经济效益;（6）也可作为介质受污染程度的指示物;（7）植物的存在具有一定的保温作用，在冬季可以防止系统结冰。

各种微生物。湿地微生物主要指植物体和底泥中的细菌、真菌、霉菌和放线菌等，对不同污水中的化学组分具有同化、转化和循环作用。人工湿地中微生物的活动是废水中有机物降解的基础，丰富的微生物资源为湿地污水处理系统提供了足够的分解者。

人工湿地系统根据湿地中主要植物类型可分为浮水植物系统、挺水植物系统和沉水植物系统。

沉水植物系统（如狐尾藻、金鱼藻）主要应用于初级处理和二级处理后的精处理。                                                                  

浮水植物系统（如浮萍、凤眼莲）主要用于N、P去除和提高传统稳定塘效率。

挺水植物系统根据水在湿地中流动的方式不同又分为三种类型：地表流湿地、潜流湿地和垂直流湿地。目前所指的人工湿地一般都是挺水植物系统。

挺水植物系统根据水在湿地中流动的方式不同又分为三种类型：地表流湿地、潜流湿地和垂直流湿地。目前所指的人工湿地一般都是挺水植物系统。

物理作用主要是对可沉固体、BOD5、氮、磷、难溶有机物等的沉淀作用，填料和植物根系对污染物的过滤和吸附作用。

化学作用是指人工湿地系统中由于植物、填料、微生物及酶的多样性而发生的各种化学反应过程，包括化学沉淀、吸附、离子交换、氧化还原等。

生物作用则主要是依靠微生物的代谢（包括同化、异化作用）、细菌的硝化与反硝化、植物的代谢与吸收等作用，达到对污染物的去除。

最后通过对湿地填料的定期更换或对栽种植物的收割，而使污染物质最终从系统中去除。

优势：

（1）建造和运行费用便宜；

（2）易于维护,技术含量低;

（3）可进行有效可靠的废水处理；

（4）可缓冲对水力和污染负荷的冲击;

（5）可直接或间接提供效益,如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。

不足:

（1）占地面积大;

（2）易受病虫害影响；

（3）生物和水力复杂性加大了对其处理机制、工艺动力学和影响因素的认识理解，设计运行参数不精确，因此常由于设计不当使出水达不到设计要求或不能达标排放，有的人工湿地反而成了污染源。

图5 实际人工湿地系统

图6 北京奥林匹克森林公园