（一）基本原理

河道湿地的恢复与建设是实施河道生态治理的重要环节。在入河污染控制到了一定的阶段，对应于不同河道水质的河道型湿地将发挥河道水质原位净化、水生态修复、水质保障、水生态多样性重建等作用。对非常规水源补给的城市重污染河段，适宜的河道型湿地植物种类选择与湿地构建方式尤为重要。河道型湿地建设遵循因地制宜、就地取材、生态自然的原则，河水水力要素、季节变化、湿地设计参数等条件决定了湿地的运行效果。湿地布局时，应尽可能与河水充分接触，扩大建设规模。选择适宜本地对应水质的本地植物品种是工作的基础。湿地基质品种的选择及其构造形式是提高土壤微生物丰度及多样性、保证净水效果、应对低温不利影响的主要手段。同时研究低温条件下河道湿地的运行方案，可以提高冬季湿地处理效率。在规划建设时，研究河道型湿地与景观相结合的方法，引导公众与城市管理者积极参与，推动湿地建设步入良性发展阶段。

（二）工艺流程

对北京及周边地区水陆交错带的水生植物进行了调研，结合资料调查初步确定试验植物，然后在实验室、野外小试中研究单一水生植物种类及其组合对氨氮和总磷的同化吸收能力，从而确定适用于河道湿地的水生植物种类及其组合；进一步筛选对隐形污染物有较好修复效果的水生植物。同时从污染负荷、填料类型、温度等方面进行相关分析和研究，确定不同因素对运行效果的影响；研究在不同影响因素下湿地的运行效果，分析湿地系统生物对温度及水力学条件变化的响应。筛选高效耐低温脱氮微生物，用海藻酸钙包埋法固定菌株，测定投加量和投加位置对脱氮的影响，确定最佳投加量和投加点位，并通过示踪-响应等方法研究系统中氮素的转化过程。通过一系列的研究，确定植物、微生物协同脱氮，降解有机物的方案，通过种植耐寒水生植物-预埋设固体缓释碳源-添加高效好氧反硝化细菌的组合工艺流程对污染物的吸收去除效率最大化。

（三）关键技术

湿地高效脱氮技术

课题从植物种群、基质、污染负荷和水力条件等方面着手，确定了北运河河道湿地的优选植物种类为芦苇、香蒲、菖蒲、千屈菜和鸢尾，千屈菜与菖蒲的组合能同时提高氨氮与总磷的净化效果。在应对北方低温、河道淹水以及河水低碳高氮等方面，通过植物和微生物对低温的响应研究，探讨植物根系响应与通气组织的关系，取得了预埋设固体缓释碳源调控和高效好氧反硝化细菌的筛选等系列技术突破。通过对人工湿地植物根系土壤微生物的分离、纯化、特异性鉴定，筛选出高效耐低温脱氮微生物1株，在初始硝态氮含量为277.23mg/L，碳氮比为5的条件下，24h的硝态氮去除率达92.80%，亚硝态氮积累只有12.57mg/L，脱氮速率达到20.58mg/L.h。16s rDNA序列分析表明，该菌与Pseudomonas stutzeri 同源性达100%。用海藻酸钠（SAL）、聚乙烯醇（PVA）混合溶液包埋法对筛选得到的具有优异反硝化能力的菌株进行固定，投加到受污染水体中效果显著。针对北运河中游典型河段—通州城区段水质呈现低碳高氮磷特征，人工湿地反硝化碳源不足的问题，采用向湿地中投加不同剂量的水生植物材料或其残体，研究发现碱处理的千屈菜TP、TN释放量低，优于其他碳源材料。