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人工湿地对氮的去除主要是通过硝化与反硝化作用这两个过程完成的。垂直流湿地具有较强的硝化能力，氨氮的去除率较高，但反硝化能力较差，总氮的去除效果较差。因此，氮的高效去除是人工湿地技术面临的难题之一。如何提高垂直流湿地反硝化作用，使其硝化作用与反硝化作用比较均衡，即同时实现硝化与反硝化作用，以及序批式地完成硝化与反硝化过程等是很有意义的研究课题。 本研究通过从四个运行调控因素，水位、配水时间、水力负荷、碳源，筛选最适宜运行调控因子；考察垂直流人工湿地硝化作用与反硝化作用强度分布特征以及与湿地氮去除的关系；研究环境因子与垂直流人工湿地脱氮的关系；用动态数据驱动应用系统(Dynamic Data Drive Application System，DDDAS)对试验人工湿地系统进行实时测量、实时预测，为人工湿地硝化反硝化脱氮机制的畅通提供依据。得到以下结论： (1)出水水位、水力负荷、配水时间及碳源四个运行调控因子都对氮的去除有显著影响。低中高三个出水水位总氮去除率分别为14.42％，24.02%，27.62%，且高水位氨氮去除率最高，高水位能同时获得较高的总氮去除率和氨氮去除率。总氮去除率表现为高负荷>低负荷>中负荷，高负荷处理比中负荷处理高20%。采用间歇配水能获得更高的总氮去除率，总氮去除率为4h>3h>2h>连续灌水；其中，采用一天配水两次，一次4h的间歇配水方式能获得最高的总氮去除率。当系统添加鸡粪作为外碳源，并调节C/N比至3:1以后，总氮去除率较无添加外碳源时增加了一倍。 (2)垂直流人工湿地对总氮的去除率随进水COD浓度、NH4+-N/TN百分比的增加而线性增加，而随进水NO3--N/TN百分比的增加而线性减小。当进水中氮源主要以氨氮形式存在时，垂直流人工湿地对总氮的去除效率较高，而主要以硝态氮形式存在时，人工湿地对总氮的去除效率较低。垂直流人工湿地对氨氮的去除率随进水COD浓度、NH4+-N/TN百分比的增加而线性增加，而随进水NO3--N/TN百分比的增加而线性减小。 (3)系统的硝化强度潜力变化呈明显的分层，大致表现为表层和深层土壤的硝化强度沿程逐渐降低，四个高度硝化强度分别为0.31mg/kg.h，0.3 Smg/kg.h，0.17mg/kg.h，0.059mg/kg.h，反硝化强度沿程变化不明显，沿程均能够保持较高的反硝化强度。 (4)从氮的输入输出质量平衡分析中得出，植物摄取量，反硝化损失量，硝氮淋失量以及氮沉淀累积量分别占垂直流人工湿地氮流失的7.06%，32.61%，26.69%，20.27%，反硝化损失量是垂直流人工湿地氮流失的最主要途径。 (5)DDDAS动态监测结果表明，DO浓度在前三个小时持续下降，到达峰底值后，逐渐回升，灌水停止一个小时后，能恢复到原有水平。pH呈现出先升高后降低的规律，灌水两小时达到峰顶值。Eh变化趋势为从灌水开始下降，在三到五个小时内达到最低值，之后缓慢回升，停止灌水以后一个小时，与DO变化规律较一致。 (6)人工监测环境因子与氮去除关系分析表明，氨氮的去除率与出水pH值呈抛物线关系，当pH范围在.8～8.2之间，氨氮去除率随pH增加而增加，当pH值大于8.2时，氨氮去除率则随着pH值的升高而下降。根据系统内部氧化还原环境的不同，可以将系统分为兼性厌氧区，好氧区和厌氧区三个功能区，中层具有最强的硝化作用。总氮去除率与上层基质Eh呈线性正相关关系，与中层和下层基质呈抛物线关系，氨氮去除率与中层Eh有较高的拟合相关性。 (7)实时监测环境因子与氮去除的关系，总氮去除率与实时监测DO呈线性负相关关系，达到异常显著水平；氨氮去除率与DO浓度呈线性负相关关系，湿地系统内部可能存在厌氧氨氧化作用。总氮去除率与实时监测pH呈线性正相关关系，氨氮去除率与pH呈线性负相关关系。