近年来,城镇污水厂排放标准(GB19818-2002)要求总氮的排放浓度不超过15mg/L,而硝酸盐氮作为总氮中的主要成分,也是水中常见的污染物,尤其是会影响地下水水源的水质安全,高浓度的硝酸盐会对人体产生潜在的危害。本文利用硫铁矿尾矿、硫磺粉末作为电子供体,糊化淀粉为粘结剂进行造粒,成功制备出硫磺-硫铁矿复合反硝化填料。通过批次实验和动态模拟实验,探究了复合填料的稳定性和脱氮性能,并进行微生物群落结构分析。得出的主要研究成果如下:在成功制备出硫-硫铁矿复合反硝化填料之后通过序批实验研究了硫磺、硫铁矿、菱铁矿、硫磺-硫铁矿复合填料作为电子供体去除硝酸盐的效果,序批式实验结果表明,在进水硝氮浓度为60 mg/L、反应温度为30℃的条件下,反应24 h后,复合填料(硫磺:硫铁矿质量比=3:1)实验组的硝氮去除速率为0.92 mg/(L·h),出水硝氮能达到5 mg/L左右,硝氮去除率能达到90%以上,表明复合填料(硫磺:硫铁矿质量比=3:1)能够有效的进行反硝化脱氮。通过建立柱状反应器对比验证了硫磺-硫铁矿复合填料在长期运行中的脱氮效果,在30℃条件下运行80天后,相对于传统的硫自养反硝化系统,复合填料系统的出水p H更加稳定。当HRT为0.75 h时,复合填料系统的脱氮负荷为1011.68±38.0g N/(m~3·d),远高于纯硫磺系统的733.6±98.4 g N/(m~3·d)。当改变进水硝酸盐浓度时,复合填料系统对20 mg/L左右的进水硝氮去除率可达到96%,并且系统中基本无亚硝氮积累,随着进水硝氮浓度增加至80 mg/L、100 mg/L后,系统的硝氮去除率逐渐降低并有一定的硝酸盐积累情况发生。低温会影响自养反硝化进程,但随着温度的提升,脱氮效果会逐渐恢复。利用高通量测序技术进一步解析了新复合填料系统中微生物之间的相互作用关系和协同作用,Proteobacteria、Chloroflexi、Bacterodetes为主要发挥作用的菌门,Sulfurimonas、Ferritrophicum为主要发挥作用的菌属。Sulfurimonas等主要菌属在新填料系统中的占比远大于硫磺系统和硫磺/硫铁矿堆叠系统。硫自养反硝化具有价格便宜、产泥量少、易于操作等优点,但在反应过程中会产生氢离子,硫酸根产量也较大,本研究利用硫、硫铁矿尾矿进行造粒充分发挥各电子供体的优点为生物深度脱氮技术提供了新的思路。