针对我国东北地区城市污染河水COD浓度偏低，N、P含量相对较高，水质和水量随季节变化大的特点，采用氧化塘与人工湿地相结合的组合处理工艺，在500m3/d规模的生产性试验中，以实际污染河水为处理对象进行研究。试验重点考察了河水水质水量特征、污染物存在形态及去除规律、不同工况条件下组合工艺去除污染物的情况，确定了氧化塘在不同季节时段的运行参数;研究了不同构型人工湿地中污染物的去除效率及池型、填料、负荷、温度、植物的影响，计算了反应动力学参数，确定了适宜的湿地设计和运行参数;在此基础上提出了组合工艺调控措施，确定了氧化塘和人工湿地组合处理工艺优化参数。　　试验期间污染河水水质平均COD、NH4+-N、TN、TP分别为63.02mg/L、9.9mg/L、14.0mg/L、1.3mg/L，C/N值和C/P值为4.34和39.5，脱氮除磷所需碳源严重不足。在不同的季节，河水水质有较大变化，雨季河水污染物浓度只有旱季浓度71％左右，夏、秋季暴雨时河水污染物浓度接近《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准。因此，组合工艺需要根据水温变化、水质波动、降雨强度采用不同运行参数，以保证引水总水量和出水水质的基础上实现最优。　　对比芦苇复氧和人工曝气的氧化塘对河水污染物的处理效果研究后，结果表明:在适宜的工况下，氧化塘对COD、NH4+-N和TN具有良好的去除效果，对TP去除效果不明显。氧化塘的净化能力主要受温度、水力负荷和进水浓度的影响，溶解氧是限制性因素。在夏季时段，氧化塘的去除效率最高，COD、NH4+-N和TN的去除效率分别为17％，47％和37％左右，氧化塘适宜的水力负荷条件为0.46～0.50 m3/m2·d之间，溶解氧应维持在2mg/L以上。不曝气氧化塘在夏季高温时，容易造成溶解氧不足，其它时段水体自然复氧和芦苇复氧可以满足微生物的需求，氧化塘的水体自然复氧速率常数在0.023～0.052之间，芦苇复氧效能在0.56～2.58 g/m2·d之间。曝气氧化塘采用间歇曝气与连续曝气两种方式，在夏季曝气能有效缓解溶解氧不足，其它时段采取植物复氧或低强度曝气比较有利。间歇曝气方式优于连续曝气方式，连续曝气容易造成对塘中微生物的连续冲刷，不利于保持微生物的净化能力。氧化塘的全年平均进出水损耗率为14％左右，波动范围较小，主要受温度影响，冬季和春季初低温条件下，损耗率略低，约为10％左右。春季进水污染物浓度较高时，应延长水力停留时间以利于高浓度污染物的去除。夏季和秋季污染物浓度较低时，可以适当缩短水力停留时间。氧化塘对污染物的去除能力符合一级降解反应动力学过程，氧化塘中COD的反应速率常数受温度影响不明显，受溶解氧和进水负荷影响明显。氧化塘中氨氮、总氮和总磷的反应速率常数受水温影响明显，符合Arrhenius公式，溶解氧影响明显，进水负荷影响不明显。　　人工湿地系统对COD、NH4+-N、TN、TP的去除效率受水温和进水负荷影响明显，随着水力负荷和面积负荷增加，湿地对污染物的去除效率呈下降趋势，同时污染物面积去除量的增量随着面积负荷的增加逐渐减少。另外，随着水温的升高，湿地对NH4+-N、TN的去除效率明显上升。溶解氧也是人工湿地系统的限制性因素，低于1mg/L时湿地系统对污染物的去除效果迅速下降。在较低污染物浓度水平条件下，湿地对污染物的去除可以用一级推流动力学模型近似模拟。　　在植物生长正常和各项因素不受限条件下，对COD来说，潜流人工湿地对COD的去除效率最高，表流人工湿地次之，混合型植物湿地对COD的去除效率最低。水温低于15℃时，相同负荷条件下湿地氨氮和总氮去除效率从高到低为潜流人工湿地＞表流人工湿地＞混合型植物湿地;水温高于15℃时，氨氮和总氮去除效率为混合型植物湿地＞表流人工湿地＞潜流人工湿地。水温低于20℃时，总磷去除效率从高到低为潜流人工湿地＞表流人工湿地＞混合型植物湿地，水温高于20℃时，总磷去除效率从高到低为混合型植物湿地＞潜流人工湿地＞表流人工湿地。　　人工筛选种植的植物芦苇、香蒲和菖蒲要比天然土著植物所形成的湿地具有更加高效的去除污染物的能力。芦苇的地上植物部分含氮磷量最高，其次为香蒲和菖蒲;菖蒲的地下根系含氮磷量最高，其次为芦苇和香蒲，综合考虑，芦苇的氮磷吸收能力最佳，应优先采用。从植物对不同类型湿地的去除效率贡献上看，对潜流人工湿地去除总氮能力最强，达到27.61％。对表流湿地去除总磷能力最强，达到87.86％。　　经过研究发现，氧化塘和人工湿地组合工艺调控可以采用总磷作为主要目标污染物质，总氮作为次要目标污染物质。春季时段为组合工艺最不利的运行时段。最方便有效的调控方法是通过调整组合工艺在不同时段的处理水量，引水期内最大处理水量为春季时的水量的9～10倍左右，最终引水总量为试验期内实际处理水量的1.65倍左右，若在引水总量固定的条件下，则可以相应减少土地成本约30％左右。在长春地区气候条件下，氧化塘出水标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准时，潜流人工湿地最佳土地成本为4.96 m2/m3水，表流人工湿地最佳土地成本为8.23 m2/m3水，混合型植物湿地最佳土地成本为10.65m2/m3水，此时组合工艺主要污染物指标可以达到《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》中Ⅳ类标准和用于农业灌溉、湿地补水。