一种高效处理地下水中高浓度硝态氮的人工湿地系统，适用于地下水中高NO₃^--N污染的水源水再生利用的湿地处理，属于地下水污染控制领域。本发明是将受污染的地下水积聚在水井中，再由潜水泵分季节不同，经表层布水干支管或潜层布水干支管均匀布入人工湿地中，通过人工湿地中的土壤层、隔热层、NO₃^--N转化层、离子交换生物作用层和集水层的物理化学及生物作用，将地下水中的NO₃^--N去除。在冬季通过向人工湿地中充氧和调节集水井中的出水水量，充分发挥湿地中多功能复合填料对NO₃^--N的还原和微生物对NH₃-N的硝化分解。该湿地系统具备结构紧凑，占地面积小，运行稳定，处理效率高，运行费用低，无堵塞，无二次污染，处理后的水质完全可以满足水源水质的要求。