低污染水是导致水体富营养化的主要因素,而且传统污水处理厂无法良好处理。本研究利用复合垂直流人工湿地系统处理模拟低污染水,通过监测湿地系统内水质、微生物结构及种类,研究了复合垂直流人工湿地系统对低污染水中氮、磷和CODMn的净化效果、氮和磷的转化途径去除途径和微生物在系统内部的结构特征和丰度变化规律。湿地系统的进水为人工配水,配水中高锰酸盐指数(CODMn)4.81-5.40mg/L、总氮(TN)11.45-12.35mg/L、氨氮(NH4+-N)4.96-6.88mg/L、硝氮(NO3--N)2.18-4.75mg/L、总磷(TP)0.38-0.54mg/L,系统流量为41.7mL/min,运行周期为12天,10天进水淹水期,2天落干期。系统在温室内运行,运行期间平均温度25℃,运行日期为2016年1月-2016年11月,主要研究结果如下:周期运行监测污染物去除分析结果表明:沿水流方向,CODMn和氨氮浓度逐渐下降,TP和TN浓度呈现先下降后上升的趋势,在前部单元1#、2#池去除效果最好,在后部单元3#、4#池内出现TP解析和硝氮累积现象。出水中DO浓度与CODMn去除率呈现二次抛物线函数关系,环境条件对系统净化效果有一定影响。长期监测污染物去除分析结果表明:CODMn、TN、NH4+-N和TP的平均去除率分别为58.53%、28.29%、94.34%、25.44%。出水NH4+-N优于国家《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质标准,NH4+-N主要通过微生物的硝化反硝化作用、沸石吸附与离子交换作用得到去除。而NO3--N在系统内逐步累积,其浓度沿水流路径逐渐升高,湿地系统内的硝化作用强于反硝化作用,因内部碳源不足,反硝化作用受限,TN去除率较低。出水TP浓度呈现先下降后上升的趋势,主要通过填料沸石吸附和微生物作用去除,在后部单元会有解析现象出现。通过高通量测序技术对湿地系统内不同沸石样本中微生物进行测序分析,从门和属两个方面分析了填料沸石上微生物群落结构和丰度,结果表明:在检测出的22430条序列分属于细菌的36个门,主要门中Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸酐菌门)、Cyanobacteria(蓝藻门)、Deinococcus-Thermus(异常球菌-栖热菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)等为优势菌群,所占比例分别为:53.32%、8.78%、8.73%、8.13%、6.72%、4.84%。在门的基础上分析了样品中微生物菌属分布,其中检测到的优势菌属有鞘胺醇单胞菌属Sphingomonas(9.31%)、奇小杆菌属Deinobacterium(6.70%)、Sphingorhabdus属(10.04%)、藤黄单孢菌属Luteimonas(4.18%)、假单胞菌属Pseudomonas(4.03%)等,不同点位之间以及不同时间的样品中微生物群落结构具有差异性,其对系统内污染物质的去除有一定效果,Luteimonas属为反硝化菌属,Pseudomonas属为反硝化聚磷菌,两种菌属有助于系统内反硝化作用除氮,除此之外还有Nitrospira属,作为硝化螺旋菌有助于系统内发生硝化作用除氮。从微生物角度进一步解释了复合垂直流人工湿地对低污染水中污染物质的去除机理。