在城镇污水处理过程中,污水中碳源不足(低C/N)会导致脱氮过程无法顺利进行,使得出水难以达到排放标准。为解决低C/N污水的脱氮问题,城镇污水处理厂通常会在反硝化阶段进行碳源的补充投加,而补充碳源的选用对反硝化过程会产生重要影响。本研究在对比各类碳源特性的基础上,为解决传统固态碳源存在的缺陷,围绕聚β-羟基丁酸戊酸酯(PHBV)、生物炭等材料研制出几种新型固态碳源;并探究材料特性及用于反硝化效率、规律、筛选优势材料。本文采用PHBV原料与生物炭作为主要研究材料,研制出三种新型固态碳源:改性PHBV材料、包覆型复合材料、混合型复合材料。通过对原材料及实验成品材料的结构、成分、浸出液成分等性质的表征,探究各类新型材料的基本特性。结果表明,改性操作使改性PHBV材料的润湿性与空隙率有不同程度的提高。包覆型复合材料、混合型复合材料中展现出丰富的孔隙结构以及高比表面积特性。化学成分检测结果表明,此类材料中的生物炭具有为反硝化过程提供碳源的能力。静态反硝化过程中,改性剂投加比例将会影响改性PHBV材料的NO3--N去除效果,相较对照材料均有明显的升高。当改性剂投加量为5%时的材料效果最为显著,该材料的NO3--N去除率比原材料高32%左右。包覆型复合材料与混合型复合材料作为反应器填料及碳源,使得反应器启动时间有所缩短,并具备一定的抗负荷冲击性能。此外,还对生物炭的反硝化能力进行了验证,最终证实其具备为反硝化过程提供碳源的能力。连续反硝化结果表明,三种新型固态碳源的反硝化效果均优于相应的对照材料,且表现出的各种功能特点。改性PHBV材料由于不同比例的改性剂所导致空隙度、润湿性等性质的不同,使得各材料的NO3--N去除率有所差异。其中改性剂投加量为5%的改性PHBV材料反应器反硝化效果最好,NO3--N去除率能够达到98%左右。包覆型复合材料实现了 PHBV原料在生物炭上的有效负载,较好地发挥了生物炭比表面积大和PHBV反硝化性能稳定的优势,同时改善了原料PHBV挂膜时间长、启动慢等问题。这使得包覆型复合材料反应器的挂膜时长相较对照材料缩短36%左右,且平均NO3--N去除率能够达到95%以上。此外,pH变化还能反应材料的使用状况。混合型复合材料作为PHBV原料粉末与生物炭粉末混合后制成的材料,同时由于生物炭与纳米零价铁的存在,使其具备了脱氮效率高、有效时间长、结构良好和抗负荷冲击能力强等特点。混合型复合材料反应器在稳定期的NO3--N去除率能够达到98%左右,相较对照材料提高5-10%左右,效果持续时间延长40%左右,并展现出十分良好的抗负荷冲击能力。本文中研制的新型固态碳源材料由于其材料自身特点,如孔隙度(比表面积)高、碳源种类多等因素,使其在反硝化过程中展现出挂膜时间短、NO3--N去除率高、抗冲击性能强等特点。在一定程度上解决了传统固态碳源存在的固有缺陷,为日后新型固态碳源的工程使用打下基础。