本研究利用复合垂直流人工湿地模拟装置，通过监测装置内水体、填料及微生物的运行参数，考察复合垂直流人工湿地对氨氮型低污染水的处理效果、填料再生性能、氮的转化途径及微生物的生长活动特性等，分析其基本机理，并进行了周期优化及植物选择。　　 本湿地系统的总氮、氨氮去除率分别为67.1％和98.9％，氨氮浓度随水流方向急剧降低，而硝酸盐氮浓度随水流方向逐步升高，其中硝化与反硝化作用活跃。由于系统的排空复氧，在一个运行周期内，系统出水总氮质量浓度随湿地运行时间逐步降低，系统中反硝化作用的恢复至少需要1天的时间。　　 系统对氨氮的去除主要以填料对氨氮的吸附和离子交换为主，吸附在填料上的氨氮再通过微生物作用和复氧再生得以迁移或去除。　　 填料沸石去除氨氮效果十分好，最大吸附量909mg/kg，解吸率3.5％；比较于鼓风充氧和加清水的静置处理这两种再生方式，系统所采取的排干自然复氧再生方式对本湿地沸石的再生效果相差不大，基本都能恢复沸石的50％以上的吸附能力，而排干复氧方式几乎无耗能。　　 本湿地系统填料表面微生物量在不断增长，可观察到的生物情况，分为生长期和稳定期两个阶段。各池的微生物生长是一个从“无”到“杂”再到“种类少而量多且稳定”的过程；到稳定期后，各池的优势微生物稳定生长。系统的硝化与反硝化强度分布与系统内微生物量分布呈正相关性。促进反硝化作用对于湿地的总氮去除有着比较关键的作用。