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氮磷对水体污染的广泛存在,部分地区氮磷污染已成为影响流域水质改善的突出问题。由氮磷引发的水体富营养化问题已影响农业、渔业、旅游业等行业,甚至威胁公共卫生安全。本文针对低C/N比下的水体氮磷污染控制,开展复合填料生态渗滤床脱氮除磷效能研究,研究成果有望为相似水环境的氮磷污染控制提供理论支撑和方法参考。本研究围绕海绵铁改性以提升其磷吸附容量,重点考察其再生及其磷回收技术;通过搭建海绵铁除磷渗滤床和“钢渣+海绵铁”除磷渗滤床小试系统,解析其磷吸附能力及再生能力;构建复合填料生态渗滤床小试系统,通过对照组实验比较,探索了复合填料生态渗滤床投加Fe2+强化脱氮效能,结合氮负荷、有机负荷、水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)、进水方式等影响因子,建立了不同进水条件下的最佳工况,给出了多种工况下微生物种群结构的相似与差异;开展了复合填料生态渗滤床中试工程实践,探究了上向流渗滤床、下向流渗滤床对化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)和氨氮(ammonia nitrogen)的去除性能。对海绵铁除磷渗滤床的研究表明,利用6%硫酸进行海绵铁改性可以提升海绵铁磷吸附容量,改性后海绵铁理论最大吸附容量从4.17 mg/g提升至18.18mg/g;改性海绵铁磷吸附饱和后,采用1 mol/L氢氧化钠解吸和6%硫酸再活化后,活化率可以达到98.2%。海绵铁渗滤床具有良好的动态除磷性能,再生前后海绵铁渗滤床单位容积磷吸附量达到11.49 kg/m3,“海绵铁+钢渣”渗滤床单位容积磷吸附量达到2.41 kg/m3。海绵铁碱再生后的废液可以用于回收鸟粪石,其最佳生成条件为:pH=10,n(Mg2+):n(PO43-):n(NH4+)=1.3:1:1.1。在最优条件下,磷回收率可以达到97.8%。对生态渗滤床脱氮的研究表明,生态渗滤床能够在混合营养条件下,通过铁碳微电解耦合自养/异养微生物反应,实现对进水中的硝氮、氨氮、COD等污染物的去除。其工作时间长,在累计400余日的实验后,其仍具备良好的脱氮性能,对照组渗滤床运行约100天就出现了失效情况。进水方式对不同形态的氮的去除影响较大,采取下向流进水方式利于氨氮的去除;采取上向流进水方式有利于硝氮的去除。进水保持HRT为10 h、COD为40 mg/L,下向流进水硝氮平均去除率57.2%、氨氮平均去除率96.9%、COD平均去除率88.1%;上向流进水硝氮平均去除率79.7%、氨氮平均去除率75.7%、COD平均去除率88.7%。以生态渗滤床作为载体,向进水中中投加Fe2+能够强化硝氮的去除,进水无COD、HRT为10 h、n(Fe2+):n(NO3-)为10:1时,硝氮平均去除率为91.4%、氨氮平均去除率50.2%。微生物种群分析表明,渗滤床内主要发生的微生物反应是自养反硝化作用。自养反硝化菌以Thiobacillus、unclassified_f_Gallionellaceae、Denitratisonta为主。在对照组渗滤床中,该渗滤床菌群结构较前两者有差异。复合填料生态渗滤床中试示范工程处理河流进水,低C/N比进水条件下,其能够较好地实现污染物的去除。进水TN平均浓度为7.69 mg/L,上向流渗滤床TN平均去除率41.2%,下向流渗滤床TN平均去除率31.0%。当进水COD平均浓度38.89 mg/L时,上向流渗滤床COD平均去除率47.5%;下向流渗滤床COD平均去除率47.2%。出水NH4+-N均保持在0～0.27 mg/L。进水TP平均浓度为0.19 mg/L,上向流渗滤床出水TP平均去除率为68.2%;下向流渗滤床出水TP平均去除率为68.4%。