人工湿地在净化小规模、分散式生活污水和污水处理厂的尾水方面具有独特优势，不仅生态安全、净化效果理想，而且可以美化环境、增加绿色空间。从上世纪80年代起，人们开始尝试用人工构建的湿地来净化污水。但普遍存在着短期运行几年后净化能力衰减，甚至出现完全淤堵等问题，难以长期稳定维持净化效果。为破解该难题，研究团队开始从机理和实用技术两方面进行探索研究。项目组最早于2008年在北京市野生动物救护中心建设了用于净化水禽污水的多级串联人工湿地，目前已稳定运行了10年以上，效果极为理想。主要创新成果有：

1、研发了人工净化湿地无死区、无堵塞的系列新技术，包括基于调控上覆水动力的脉冲式布水技术、微孔套管多层增氧技术、优化水动力防堵技术、多单元复杂生境构建技术等。应用该系列技术后，实现了人工净化湿地低维护、无死区、无堵塞的连续稳定运行，保障了人工净化湿地生态系统的稳定性和长期持续运行。远超国内同类湿地的有效运行时间，总氮和总磷年均去除率分别为45%和55%，高于爱尔兰和捷克等同类人工湿地的净化效率。

2、识别出了关键脱氮微生物类群，并进一步发现促进连续流水体短程硝化反硝化过程的微生物作用机制，突破了全程硝化反硝化过程依赖碳源的限制，为人工净化湿地提高除氮效率提供了一种新思路。基于此，提出通过调节环境因子而不是引入外源脱氮微生物类群，来调控反硝化微生物群落组成，最终实现高效脱氮。进一步研究发现，在北方冬季低温环境下，湿地植物根际环境中的脱氮微生物仍具有除氮能力，为低温条件下人工净化湿地的建设和应用提供了科学依据。

3、模拟并验证了“基质-水”界面磷的吸附解析过程，发现了低氧环境条件下电子受体对基质磷释放的影响机理，研发了基质粒径筛选和水力停留时间控制的多形态磷的综合高效去除技术，为提高人工净化湿地的除磷效率提供了理论依据和技术支撑。

获得国际发明专利1项，国家发明专利5项，实用新型专利15项；发表论文51篇，其中SCI论文25篇。编制了湿地建设技术规程等北京地方标准3项，指导北京建设湿地10万余亩，后又在吉林、内蒙、山西、江苏、浙江、安徽等地进行了推广应用，覆盖7个省、自治区和直辖市，共计19处，推广面积达到15万余亩。