近来,为实现我国水环境质量整体提升、控制水体富营养化,各地对污水处理厂的氮、磷等出水指标提出了更严格的地方标准。为满足更严格的污染物排放标准,污水处理厂需要进行提标改造,采用深度脱氮等三级处理工艺对现有尾水进行处理。污水处理厂尾水中C/N数值低,其中氮以硝态氮为主,使用传统的异养反硝化技术进行处理需要大量投加碳源物质,而使用黄铁矿驱动的自养反硝化处理污水可以减少污泥产量,减少运行费用。因此本文对目前限制黄铁矿自养反硝化应用的问题进行研究,以低成本制备出各项性能更优的非烧结黄铁矿填料。将其与天然黄铁矿填料分别应用于人工湿地中,进行脱氮除磷性能的对比,并从两种填料构建的人工湿地沿程净化效果、安全性、经济性及微生物群落结构角度展开系列研究。本研究主要结论有:（1）非烧结黄铁矿填料以硫铝酸盐水泥作为粘结剂时抗压强度和脱氮速率均能得到保证。非烧结黄铁矿填料最佳质量百分比为粘结剂31.52%、黄铁矿粉68.03%和发泡剂0.45%。相比于天然黄铁矿填料制备出的非烧结黄铁矿填料比表面积高、堆积密度低、孔隙率高且填料表面粗糙,有利于反硝化速率的提升。（2）用非烧结黄铁矿填料和天然黄铁矿填料搭建人工湿地,非烧结黄铁矿填料人工湿地启动时间缩短3 d,两种人工湿地启动成功后硝态氮去除率均超过99%。水力停留时间越长,人工湿地脱氮效果越好。HRT=12 h时非烧结黄铁矿填料脱总氮去除率超过98%,优于天然黄铁矿填料,此时两者总磷去除率均超过60%。进水p H=7时人工湿地脱氮效果最佳,进水p H=9时则有最高的除磷效果。实验所设进水污染物范围内,两种人工湿地均能实现较高的脱氮除磷效果,且非烧结黄铁矿填料人工湿地的脱氮除磷能力优于天然黄铁矿人工湿地。（3）两种人工湿地中硝态氮与总氮在系统中下部即实现75%以上的去除,氨氮主要在系统中下部及上部表层去除,从系统中部开始,两种人工湿地的脱氮效果开始表现出显著差异。系统中部出现亚硝态氮积累现象,非烧结黄铁矿填料人工湿地亚硝态氮积累量最高处达0.223 mg/L。人工湿地系统中硫酸盐浓度沿程上升,总磷浓度沿程均匀下降。非烧结黄铁矿填料人工湿地中水芹菜各部位长度及生物量均显著高于天然黄铁矿填料人工湿地,相较于长度差异,两人工湿地间水芹菜生物量差异较小。在人工湿地重金属释放方面,两种人工湿地出水重金属释放量与种植的水芹菜重金属含量均低于相关标准的限值。非烧结黄铁矿填料、天然黄铁矿填料及硫磺填料吨水处理成本分别为0.012元/吨、0.014元/吨和0.026元/吨,非烧结黄铁矿填料具有较高的经济性优势。（4）两种人工湿地微生物丰度按照中部、上部和底部的顺序依次降低。非烧结黄铁矿填料人工湿地中部微生物群落多样性最低,而天然黄铁矿填料人工湿地微生物群落多样性从大到小顺序依次为:中部、上部、下部。非烧结黄铁矿填料人工湿地中优势微生物数量更集中。两种人工湿地优势菌门为Proteobacteria,优势菌纲为Proteobacteria所包含的Betaproteobacteria、Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria。优势菌属主要为Thiomonas和Sulfurimonas,两者的相对丰度在人工湿地内沿程降低。