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厌氧微生物介导的NO3--N还原耦合Fe（II）氧化（nitrate-dependent ferrous oxidation,NDFO）过程受到了众多地球化学以及环境领域相关学者的关注。近年来,NDFO也被报道为从低C/N废水中去除NO3--N的前瞻性工艺。即便如此,NDFO技术依旧停留在实验室阶段。这主要是因为1)、NDFO产生的Fe（Ⅲ）矿物容易对微生物包裹,进而造成脱氮性能恶化;2)、NDFO所需的Fe（II）离子是不会持续再生的,这就意味着需要连续/间歇地补充的Fe（II）盐以保持连续脱氮,加之Fe（II）盐的高价格和运输过程易被氧化等缺点限制了今后大规模应用。因此,如何经济有效的解决以上问题可能对NDFO技术在废水处理领域的进一步推广具有十分重要的意义。海绵铁（SI）是一种多孔含碳的低成本金属颗粒,其巨大的比表面积和高活性作为水处理领域的新型材料而备受关注。由于SI本身的化学性质和物理构造使其具备大量的Fe~0/C微电解（Iron–carbon micro-electrolysis,ICM）腐蚀系统单元,因此可通过SI实现Fe（II）的持续溶出。此外,SI的主要成分为零价铁,具备一定的还原能力,在将NO3--N还原为NH4+-N（Chemical reduction of nitrate to ammonia,CRNA）的同时能够产生Fe（II）离子,这一化学过程也可作为Fe（II）来源的另一条潜在途径。因此,本论文尝试采用SI充当间接电子供体为NDFO过程提供Fe（II）源进行脱氮。据报道,有机碳源的存在不仅可以丰富电子供体的多样性,加之实际废水中或多或少存在有机碳源,研究有机碳源对SI-NDFO体系的脱氮性能影响具有一定的实际意义。NDFO过程是直接作用于微生物进行的,通过改变接种污泥类型可能会有效缩短SI-NDFO系统的启动时长以及提高脱氮效率。NO2--N具有毒性,研究SI-NDFO系统对NO2--N的去除也具有十分重要的实际意义。本论文以包含NO3--N/NO2--N的模拟废水为目标污染物,以SI作为间接电子供体,首先研究了不同接种污泥（活性污泥、生物铁泥）对SI-NDFO体系的启动影响和脱氮性能影响。在该基础上又进一步研究了乙酸钠对普泥+NO3--N+SI体系、普泥+NO2--N+SI体系、铁泥+NO3--N+SI体系和铁泥+NO2--N+SI体系的启动影响和脱氮性能影响。此外,还探究了SI投加量、进水p H、温度和进水NO3--N浓度对NDFO污泥+NO3--N+SI体系的影响以及该体系的脱氮潜力。最后通过批量实验以及相关表征对普泥+NO3--N+SI体系中不同阶段下的二价铁主要来源以及可能存在的电子传递机制进行了探究。具体的研究结果如下:（1）铁泥作为接种污泥能够缩短SI-NDFO系统的启动时长,并且在后期拥有更高的脱氮速率以及更高的氮素去除率。这主要是因为铁泥在初期就已经富含大量具有NDFO潜力的微生物（Acidovorax）。具体表现为:铁泥+NO3--N+SI体系（46天）＜普泥+NO3--N+SI体系（85天）和铁泥+NO2--N+SI体系（30天）＜普泥+NO2--N+SI体系（60天）;运行至98天时的总氮去除率:铁泥+NO3--N+SI体系（40.50%）＞普泥+NO3--N+SI体系（16%）和铁泥+NO2--N+SI体系（66.04%）＞普泥+NO2--N+SI体系（37.49%）。（2）乙酸钠能够提高SI-NDFO体系的脱氮效率。这可能是因为乙酸钠在提高微生物多样性的基础上丰富了反应体系的脱氮途径,除了能够额外富集部分专性异养反硝化菌进行传统反硝化外,还能够作为混合电子供体供NDFO相关微生物利用,该方式可有效减弱NDFO相关微生物被三价铁矿物包裹的程度。具体体现在:运行至98天时的总氮去除率:铁泥+NO3--N+SI+C体系（47.06%）＞铁泥+NO3--N+SI体系（40.50%）＞普泥+NO3--N+SI+C体系（33.87%）＞普泥+NO3--N+SI体系（30.83%）;铁泥+NO2--N+SI+C体系（90.94%）＞铁泥+NO2--N+SI体系（66.04%）＞普泥+NO2--N+SI+C体系（53.99%）＞普泥+NO2--N+SI体系（35.64%）,运行至185天时的总氮去除率:普泥+NO3--N+SI+C体系（52.82%）＞普泥+NO3--N+SI体系（32.56%）;普泥+NO2--N+SI+C体系（52.69%）＞普泥+NO2--N+SI体系（47.58%）。此外,乙酸钠无法缩短SI-NDFO体系启动所需时长。根据已有数据,这与接种污泥和进水氮素的类型有关。具体表现在:铁泥+NO3--N+SI体系（53天）＜普泥+NO3--N+SI+C体系（63天）＜铁泥+NO3--N+SI+C体系（67天）＜普泥+NO3--N+SI体系（85天）;铁泥+NO2--N+SI+C体系（13天）＜铁泥+NO2--N+SI体系（30天）＜普泥+NO2--N+SI+C体系（56天）=普泥+NO2--N+SI体系（56天）。接种污泥对SI-NDFO体系的脱氮性能影响要大于有机碳源。具体体现在:铁泥+NO3--N+SI体系（40.50%）＞普泥+NO3--N+SI+C体系（33.87%）和铁泥+NO2--N+SI体系（66.04%）＞普泥+NO2--N+SI+C体系（53.99%）。（3）50g/L新鲜的SI、pH为5.0、30℃下,NDFO污泥+NO3--N+SI体系的总氮去除率达到最高（38.28%）,一阶动力学模型表明NO3--N的去除主要发生在前7h。过高的进水NO3--N浓度会抑制微生物的脱氮活性,Yano作为描述NDFO过程基质抑制动力学的有效模型,其中Ks为16.31 mg/L、Ki为797.63 mg/L以及μmax为0.75mg-N（g VSS·h）,当进水NO3--N浓度为为43.32 mg/L时,微生物的脱氮活性达到最大（0.478mg-N（g VSS·h））。Gauss Amp方程拟合表明NDFO污泥+NO3--N+SI体系的最适温度为29.68,对应的总氮去除率能达到最大（41.54%）。（4）普泥+NO3--N+SI体系能够在0.42mg-N/（g VSS·h）的NO3--N还原速率下至少运行90天。方程式表明Fe（OH）2介导的NDFO生物过程是一个产碱过程。对运行185天后的普泥+NO3--N+SI体系进行高通量测序,结果表明Chloroflexi成为了新的优势菌门。在属水平上,优势菌群分别为A4b（15.18%）、norank＿o＿＿norank＿c＿＿OLB14（11.46%）、Blastocatellaceae（9.08%）、Vicinamibacteraceae（8.86%）、Terrimonas（8.10%）、JG30-KF-CM45（6.08%）、Ellin6067（3.64%）。此外,SI-NDFO系统中的微生物可能会附着在SI表面来缩短与活性位点之间的距离,这种方式可能会避免即时溶出的Fe（II）aq在没有被微生物利用之前与OH-形成沉淀。通过降低环境p H提供有效的Fe（II）aq的确能够提升SI-NDFO系统的脱氮潜力,但也会降低SI-NDFO系统的脱氮稳定性。