传统反硝化工艺以有机物作为电子供体,脱氮效能高但投资成本较大,低C/N废水的处理一直是水处理研究领域的难点和热点。在低C/N环境下有机物无法供给活性污泥足够的电子进行彻底的反硝化作用,因此如何改善反硝化过程中电子供给的问题值得进一步研究。本研究以UASB反应器培养的反硝化活性污泥为基础,将铁碳微电解反应与生物脱氮作用耦合,在低C/N条件下达到了较高的脱氮率。分别进行了铁碳比、pH、温度、无机离子浓度及反应时间的对比实验,考察了在不同环境条件下铁碳微电解对微生物反硝化的适用性。并对铁碳微电解耦合微生物的复合体系进行了微生物多样性及种群结构分析。本研究得到的结论如下:(1)通过投加铁碳对生物脱氮促进作用的可行性研究得到,投加Fe-活性碳对原有的脱氮系统可以起到较好的促进作用,铁碳的投加减少了微生物在反硝化过程中对碳源的依赖。在C/N=3条件下,与单独投加活性污泥相比,投加Fe-活性碳后NO₃^--N去除率由52.1%提高到了83.3%,在相同的时间内NO₃^--N浓度相对降低了14.08mg·L^-1。对比单独投加单质铁与活性碳来看,这一促进效果并不是简单的叠加作用。(2)固定铁的质量,控制投入的铁碳质量比,在C/N=2.25的条件下进行了铁碳比例分别为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1的对比实验。结果表明,铁碳比为1:1时的反硝化效率最高,对比反硝化污泥,NO₃^--N的去除率由41.99%提升到93.84%。同时随着铁碳比的增大,复合体系内氨氮的生成量也随之增大。(3)在温度为10℃(低温)、25℃(常温)、35℃(高温)条件下进行了对比实验,研究表明,铁碳微电解在25℃和35℃条件下的促进效果接近,在低温条件下促进作用不明显。由于铁碳微电解的作用,传统反硝化活性污泥不再需要高温条件也可达到相似的脱氮效果。(4)研究了pH值对Fe-活性碳-反硝化污泥脱氮效果的影响,进行了初始pH为5、7、9和11的对比实验。结果表明,pH=7时的脱氮效果最好,pH为5、9、11时的脱氮无太大差别,但pH=5时产生了较多的氨氮。pH值对Fe-活性碳-反硝化污泥复合系统的反硝化率无太大的影响,但会影响氨氮的生成量。(5)通过向系统内投加NH₄⁺和Fe²⁺研究其对复合体系的影响,研究表明,随着NH₄⁺浓度的增大,复合体系的反应速率降低;Fe²⁺的加入会提高NO₃^--N去除率及反应速率,但过高的Fe²⁺会增加体系内氨氮的生成量。(6)对不同铁碳比下的复合体系进行了连续四个周期的实验,四个周期的实验结束后,铁碳比1:1和2:1的实验组仍可保持较好的促进作用,而铁碳比3:1、4:1和5:1三组的微电解促进作用出现了不同程度的衰减。(7)对实验过程中的微生物样本进行高通量测序,结果表明,投加铁碳会对传统生物脱氮系统内的微生物构成产生影响,投加铁碳后的样本中变形菌门(Proteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β-变形菌目(Betaproteobacteriales)及陶厄氏菌属(Thauera)的含量相对于污泥样本有所提高,铁碳比5:1样本中铁矿沙单孢菌属(Arenimonas)的含量高于其他样本。