氮素污染是一类重要的污染物,它不仅对水生生态系统产生负面影响,还可威胁人体的健康。通过硝化菌与反硝化菌脱氮是当前应用最为广泛的生物脱氮技术,而实现反硝化菌高效脱氮的前提是要具备充足的碳源。课题组前期研究发现,生物海绵铁体系中存在着具有铁氧化能力的好氧反硝化菌,该类菌在好氧条件下的反硝化反应有利于实现反应器内同步硝化反硝化过程,可其所需碳氮比较高。在实际工程中,常投加葡萄糖或乙酸来实现氮的高效去除,消耗有限资源的同时,也提高了污水厂的运行费用。本文以废水中的有机碳源为研究对象,构建了生物海绵铁体系,探究影响体系脱氮的因素以及如何合理高效地利用废水中的有机碳源提高生物海绵铁体系的脱氮效果,尝试解决高效脱氮问题,同时通过改变生物海绵铁系统进水方式及配水流量比优化碳源利用方式,运用动力学模型对碳源利用方式下工艺的脱氮能力进行了模拟分析,为弥补生物海绵铁体系在脱氮方面研究的不足,实现该体系在废水处理及应用过程中的完整性提供理论支撑。研究结果表明:（1）通过对驯化完成的间歇式生物海绵铁体系进行脱氮影响因素试验,结果显示,聚氨酯泡沫载体填充比为20%,运行周期为12 h,平均进水C/N高于8.8时,生物海绵铁反应器具有较好的脱氮性能。（2）通过改变进水方式研究间歇式生物海绵铁体系碳源利用方式,表明进水方式的不同对间歇式生物海绵铁体系中COD和NH₄⁺-N去除效果的影响无明显差异,同时反映出低含量的COD也为自养菌的大量繁殖提供了有利的条件,利于好氧段硝化反应的进行;进水方式对该体系中脱氮效率作用显著,碳源的合理分配使得硝化反应进行彻底,产生更多硝化液为反硝化过程提供了大量的碱度,有利于反硝化过程进行。在碳源合理利用的方式下系统反硝化过程中碳源得到补充之后,平均TN去除效率较普通SBR反应器分别提高了16.5%与19.4%。（3）成功构建了折流板生物海绵铁反应器,通过单点进水与多点进水方式下脱氮效果的比较,发现单点进水方式与多点进水方式对COD和NH₄⁺-N的去除效果无差异,且出水都符合国家一级A标准,而多点进水方式下TN的去除效果比单点高7%,表明多点进水补充的有机碳源弥补了反硝化过程中电子供体不足量的问题,更有益于折流板生物海绵铁反应器脱氮。（4）研究了反应器在不同水力停留时间（HRT）和碳氮比等参数下的处理效果及运行规律。结果表明,通过调整反应器进水流量调整HRT时,反应器对COD与NH₄⁺-N的去除率波动不大,系统抗有机负荷冲击的能力很强。HRT为12 h的TN平均去除率比8h的高10.1%。HRT越长,作用于反硝化作用的有效去除时间越长,去除效果越好。提高C/N对COD去除效果无显著不利影响,C/N变化对NH₄⁺-N与TN去除效果影响显著,提高C/N可优化TN去除效果。（5）探究折流板生物海绵铁体系碳源利用方式,发现折流板生物海绵铁反应器可以发生同步硝化反硝化（SND）,当各单元格同时进水且进水流量比例为1#:2#:3#=3:2:1时,TN去除率最高,其平均去除率达到了65.9%。根据脱氮动力学理论得出反硝化速率方程为R=-1.18×10^-3X,总氮降解常数为1.18×10^-3 h^-1。