人工湿地主要利用基质、植物、微生物的协同作用去除污染物，投资运行成本低，后期运营维护简单，种植的水生植物还具有美化环境的作用，适用于地域广阔的农村地区。人工湿地适用于低浓度的污水处理，在实际应用中多与其他工艺组合使用，目前厌氧＋人工湿地、MBR＋人工湿地、氧化塘＋人工湿地、A2/O＋人工湿地等组合工艺在农村生活污水处理中都有应用。
兰书焕等设计的生物接触氧化＋水生蔬菜型湿地污水处理系统，在实现污水治理的同时收获了经济作物，取得了显著的环境和经济效益。程方奎等采用厌氧滤池－缺氧滤池－水车驱动生物转盘－蔬菜人工湿地工艺处理生活污水，实现污水的原位资源化利用。在农村生活污水治理过程中，结合农村当地环境，实现污水资源化利用，创造良好的环境和经济效益，也是一个值得关注的问题。
人工湿地中的关键因素是填料，填料不仅可以附着微生物，还可以吸附、截留污染物，因此人工湿地的填料选择至关重要。筛选适合的填料提高脱氮除磷效率、缓解湿地堵塞问题，是人工湿地研究的重要方向之一。张修稳等比较了火山石、砾石、碎石、碎砖、生物陶粒、无烟煤、高炉渣、沙、活性炭和沸石这10种人工湿地填料对磷的吸附特性，发现生物陶粒和无烟煤的除磷能力较强。卢少勇等测定了火山岩等29种天然和非天然人工湿地填料对NH3－N的吸附－解吸特性，筛选出了火山岩、生物炭、瓷砂陶粒、沸石4种适合作为人工湿地中吸附NH3－N的填料。赵仲婧等采用铁碳微电解填料和沸石作为人工湿地的填料，发现铁碳填料的微电解反应能显著提高湿地系统的氨氮、总氮去除效率，尤其是对氨氮和硝态氮的去除效果更好。翟宇昆等在两段式人工湿地的后端分别投加铁碳填料和硫铁矿填料，比较了2种填料对污染物去除效果的影响，发现铁碳微电解填料可明显提高对污水中氮磷污染物的处理效果，而硫铁矿填料仅对总磷的去除稍有改善。
人工浮床（生态浮岛）以漂浮材料为载体，将具有净水、观赏及经济价值的水生植物种植在水面上，利用植物强大的根系吸收、吸附和截留作用，削减水体中的氮、磷、COD等污染物质，并以收获植物体的形式将其移出水体，从而达到净化水质的效果，常用于富营养化水体的修复。人工浮床造价低、维护简单，且具有良好的景观效果。凌霄等将生态浮床技术用于南方农村生活污水的处理，使污水首先进入地埋厌氧生物滤池进行预处理，再进入生态浮床系统，通过厌氧滤池的水解酸化、生化和过滤等作用，以及生态浮床的脱氮、除磷等净化作用，实现了污水达标排放，且运维费用低、管理方便。张增胜等研究了生物净化槽/强化生态浮床组合工艺处理农村污水的效果，发现生物净化槽可以对有机物进行生物降解，强化生态浮床则可进一步去除氮磷，出水水质好。
传统生态浮岛技术的净化作用以植物为主，系统的净化能力有限。陈月芳等将传统植物浮床、铁碳微电解填料和常规生物填料耦合用于处理农村污水分散处理的一级出水，在传统植物浮床内填充铁碳填料，在浮床下方悬挂带式填料以增加系统内微生物的数量和种类，通过物化反应和微生物降解作用共同强化人工浮床的净化效果，该工艺在冬夏季节对COD、TP、氨氮和总氮的去除率均达到70％以上，对污染物的降解效果以及降解速率优于传统植物浮床和微生物填料强化浮床，且对浮床植物有明显的促进生长作用。
稳定塘是利用天然净化能力处理污水的设施，可利用废弃的沟渠、水塘建设，具有投资运行成本低、能耗少、管理简单等优点，但也存在负荷低、处理效果差、受天气影响明显等问题。章锐芬采用厌氧生物－高效碳纤维生物塘系统处理农村生活污水，生物塘内布设生态浮床，浮床下部悬挂高效生态碳纤维氧化塘填料，通过强化植物吸附和微生物降解作用提高生物塘的净水能力，脱氮除磷效果较好。张巍等将吸附技术与稳定塘相结合，采用多级氧化塘组合工艺处理农村污水，前置强化塘，利用黏土矿的吸附、沉淀作用强化去除氮磷，人工后置调节塘，利用秸秆、炉渣等低浓度氮磷吸附材料进一步去除氮磷，工艺运行稳定，出水水质好。
污水处理的物化技术主要有化学沉淀法、吸附法、电化学技术等。
化学沉淀法在生活污水处理中常用于总磷的去除。化学沉淀除磷技术运行稳定可靠，去除率可达到80％～90％，但需要连续投加药剂，配置的储药、溶药、加药设备增加了投资费用，而且操作复杂、运维费用高，不适用于农村分散式小型污水处理装置。王磊等以钾明矾和羟丙基甲基纤维素醚混合制成缓释除磷药片，用于分散式农村生活污水处理成套装置的二级生物处理出水的化学除磷，使用中只需定期投加缓释药剂到除磷装置内，操作简单，管理方便，不额外增加设备投资，适合在小型农村生活污水处理设施中推广应用。
吸附法用于脱氮除磷工艺简单、能耗低、吸附速度快，在废水除磷和回收领域具有广阔的应用前景。马会强等利用凹凸棒石－钢渣复合滤料对生活污水进行吸附处理，取得了较好的脱氮除磷效果。唐舒雯等对MBR工艺处理农村生活污水进行了研究，通过优化运行参数、末端增加粉煤灰多孔填料吸附除磷池强化系统的脱氮除磷效果，出水氮磷稳定达到城镇污水厂污染物一级A排放标准。
王皓等将电化学技术与人工湿地相结合，通过电催化氧化还原法脱除氮素，利用阳极材料在电解时产生的金属阳离子，生成高活性的多形态聚铁或聚铝絮凝剂，将水中磷酸盐去除，强化人工湿地的氮磷去除效果。