本研究向磁硫铁矿自养反硝化系统中加入硫磺,以强化其脱氮能力,而磁硫铁矿与硫磺结合的自养反硝化系统,也能一定程度上改进硫磺自养反硝化系统出水硫酸盐浓度过高的不足。试验共搭建了B1(Fe_1-xS)和B2(S~0+Fe_1-xS)两个反应器,探究了将磁硫铁矿与硫结合以协助反应器启动的效果,深入解析了磁硫铁矿自养反硝化系统对低C/N二级出水的脱氮除磷性能。同时探讨系统在实际二级出水中的脱氮除磷性能,为开发更经济有效的二级出水深度处理工艺提供支持,主要研究成果如下:(1)B1和B2分别在第20天和21天启动成功,B2硝氮去除率比B1高30%左右,复合基质反应器B2的启动效果更好,达到了加入硫磺以优化单一磁硫铁矿系统启动的效果。HRT越长,脱氮效果越好,HRT=12 h时,B2可100%去除20 mg NO₃^--N/L,而B1去除率仅68.6%。提升进水NO₃^--N负荷,B2去除负荷也提高,而B1无明显变化;当进水NO₃^--N负荷为0.072 kg/(m~3·d)时,B2去除负荷为0.063 kg/(m~3·d),而B1仅0.029 kg/(m~3·d)。B2在各阶段除磷率高于90%,B1也接近于90%。在不同的HRT和进水硝氮浓度试验中,B2的脱氮除磷效果都好于B1,硫磺的加入强化了的磁硫铁矿自养反硝化系统脱氮性能。(2)硫磺-磁硫铁矿复合基质反应器脱氮贡献比例变化明显,硫磺自养反硝化的作用比例从最初的95%下降到4%,反应器中自养反硝化经历了从以“第一基质”硫磺为主,到硫磺和磁硫铁矿“共基质”,再到“第二基质”磁硫铁矿为主的三个过程。(3)B1微生物群落多样性较高,而B2的微生物群落稳定性较高。B1和B2共同的优势菌门为Proteobacteria和Chloroflexi,共同的优势菌属为Thiobacillus;B1和B2在属水平的核心微生物占比前三是的Thiobacillus、Ferritrophicum和SBR1031,三者占比之和在B1和B2中分别为14.53%和52.58%,B2远高于B1。(4)向反应器B1中投加碳源,COD浓度为57.2 mg/L时,出水硝氮浓度可降至6.65 mg/L,投加乙酸钠可有效改善单一基质反应器去除负荷低的缺点,异养产生碱度与自养产酸互补,且不会影响系统的除磷效果。但混合反硝化在提高脱氮效率的同时,也使出水COD浓度升高,会造成二次污染。(5)对于实际二级出水,B2的脱氮除磷效果优于B1;实际二级出水COD以难生物降解的腐殖质为主,COD去除不明显;出水仍然具有出色的稳定性,无需额外调节pH。硫磺-磁硫铁矿自养反硝化系统在深度处理实际二级出水应用上有一定价值。