人工湿地技术作为一种生态处理技术,综合了生物膜法与传统处理工艺,越来越多的应用在污水厂尾水的进一步处理中。污水厂尾水中的营养元素在人工湿地中主要通过基质、植物、微生物的协同作用得到有效去除。人工湿地技术又能结合城市景观建设与污染治理,做到污水治理与自然社会相协调。在人工湿地中氮的去除主要依靠微生物的硝化反硝化作用来实现的,影响反硝化作用的因素很多,其中C/N是影响微生物反硝化脱氮作用的重要因素。针对人工湿地在处理低碳氮比污水和低污染河水时由于碳源不足,造成TN去除率较低的问题,并结合西北地区冬季低温条件下人工湿地净化效果较差的问题开展研究,拟通过外加固体碳源,提高人工湿地的脱氮效果。本次研究以新河河水为研究对象,研究不同床深的人工湿地在冬季低温条件下对河水的净化效果,并通过投加植物碳源强化人工湿地脱氮效果。选择人工湿地中常见的植物芦苇作为碳源材料,将收割后的芦苇秸秆采用三种不同的方式进行预处理后,进行浸泡实验,通过分析芦苇秸杆的碳、氮、磷元素的释放对出水水质的影响,初步确定较好的预处理方式及秸秆的投加量;模拟实验室反硝化实验,分析经过处理的芦苇杆对反硝化过程的促进效果及稳定性,确定最佳的预处理方式;构建垂直潜流人工湿地实验装置,冬季低温季节,将最优方式处理后的芦苇秸秆添加分别添加到人工湿地基质床的不同深度位置,研究碳源对人工湿地脱氮效果的影响;在碳源最佳投加位置添加不同量的碳源,研究C/N对人工湿地脱氮效果的影响。研究结果表明:（1）各深度人工湿地系统对COD、TN、TP有较好的去除效果。延长人工湿地运行的水力停留时间,各湿地系统对污染物的去除效果均有着不同程度的提高。在平均进水COD浓度为56.87mg/L,水力停留时间为3d时,各系统出水COD浓度分别能达到38.62 mg/L、36.76 mg/L、33.98 mg/L,优于地表水V类质量标准,达到准IV类水标准。（2）相同水力停留时间下,0.1m湿地系统COD、TN的去除效果较其他两湿地系统差,TP的去除效率优于其他两组湿地系统。水力停留时间为1d、2d时,0.6m、1.2m湿地系统对COD的去除效果无显著差异,当水力停留时间延长为3d时,1.2m湿地系统,COD去除效果提升明显。从TN的去除效果来看,三种水力停留时间下,0.6m、1.2m湿地系统对TN的去除效果无显著差异,TN的去除效率最高为33.98%,出水TN浓度达到10.5mg/L,较地表水V类标准仍有较大距离。（3）经过简单处理、酸碱处理和碱热处理后芦苇秸秆平均每日碳元素释放速率分别为3.68、4.0、4.45mg/（g·d）,平均每日氮元素释放速率分别为0.19、0.16、0.13mg/（g·d）。碳源释放稳定后累计碳氮比分别为23.07、30.29、37.79。芦苇秸秆经过碱热处理后浸泡液中C/N最高,适宜作为人工湿地系统的反硝化作用的碳源。（4）反硝化实验表明,芦苇秸秆作为外加碳源时,系统出水p H稳定,酸碱处理、碱热处理实验组出水NO₂^--N积累量显著低于简单处理实验组。3种不同预处理下NO₃^--N的平均去除率分别为22.91%、80.81%、92.43%,添加碱热处理的芦苇秸秆能够持续强化系统的反硝化能力,在实验后期NO₃^--N的平均去除率最高。碱热处理的芦苇秸秆反硝化速率最高为0.59mg/（L·h）,故选择碱热处理的芦苇秸秆作为碳源加入人工湿地系统。（5）当碳源添加至湿地下层,湿地系统强化脱氮效果最佳,较空白对照组湿地TN去除率从30.93%提高到49.98%。当碳源添加至上层时,系统对NH₄⁺-N的去除效果优于添加至中下层,较空白对照组湿地系统NH₄⁺-N的去除率从34.51%提高到55.17%。随着湿地系统内C/N的提高,TP的去除率无显著变化,冬季低温条件下湿地系统内C/N不是影响TP去除效果的重要因素。（6）在进水C/N约为3.5时,在人工湿地系统下层添加碳源至C/N比为6,此时湿地系统的TN去除率最高,TN、NO₃^--N的去除率分别为55.23%、60.88%,继续添加碳源,脱氮效率下降。