随着我国对水环境氮污染治理力度不断加强,污水排放标准中对总氮的要求愈发严格,针对低碳氮比污水脱氮技术的研究已成为我国水处理的主要方向之一。单质硫自养反硝化填充床因结构简单、成本低等优势可用于小型污水处理设施中,但反硝化过程中碱度消耗大使应用受到限制。投加可溶性碳源可强化反硝化并提供碱度,但增加了运行管理的难度,而固体碳源能缓慢释放有机物质,还可为硫自养反硝化工艺提供碱度。因此,本课题以硫磺和固体碳源作为反硝化电子供体,构建混合营养反硝化系统,考察系统对硝酸盐的去除效果,确定其最佳运行条件,并分析系统内微生物群落和功能基因差异性。固体碳源主要分为纤维素类和人工合成可降解聚合物两大类,本课题从中选取七种典型固体碳源:玉米芯、水稻秸秆、小麦秸秆、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯进行反硝化实验。实验结果表明,在纤维素类碳源中,玉米芯脱氮效果最好,最高脱氮效率为0.34 kg N/（m~3·d）;在可降解聚合物中,聚己内酯脱氮效果最好,最高脱氮效率为1.44 kg N/（m~3·d）。选择聚己内酯和玉米芯分别与硫磺构建混合营养反硝化系统进行下一步研究。构建硫磺/玉米芯混合营养反硝化系统。在该系统内选择混合装填和分段装填两种填料装填方式。结果表明,分段装填方式效果最好,脱氮效率能达到0.30 kg N/（m~3·d）,其中异养占比57.8%,自养占比42.2%。构建硫磺/聚己内酯混合营养反硝化系统。在该系统内使用混合装填和分段装填两种填料装填方式下,前期反硝化效果良好,最高脱氮效率为1.35 kg N/（m~3·d）;而长期运行后会出现填料分层和反冲洗频繁等问题。最后将聚己内酯和硫磺熔融制成复合填料解决了上述问题,该复合填料最高脱氮效率为1.39 kg N/（m~3·d）,其中异养占比75.7%,自养占比24.3%。针对上述两个混合系统,对不同填料表面微生物群落结构进行分析。硫磺表面主要微生物组成为Thermomonas,Ferritrophicum和Thiobacillus,以自养反硝化功能菌为主。玉米芯表面主要微生物组成为Kouleothrix和Geothrix,主要以纤维素水解酸化和异养反硝化相关的功能菌为主。在复合填料表面主要微生物组成为Thermomonas、Flavobacterium和Cloacibacterium,自养反硝化功能菌和异养反硝化功能菌共同存在。