近年来,水体富营养化问题日趋严重,如何经济、高效地去除污水中的氮磷,已成为水体污染防治领域的研究热点。常规生物脱氮除磷工艺由于脱氮和除磷过程存在的矛盾,往往很难达到同步高效脱氮除磷的效果。近年来,纳米铁作为一种具有极强还原活性和吸附能力的新型材料,被广泛的应用于废水处理领域。本文针对我国现有的城市污水脱氮除磷的现状及问题,研究了纳米铁去除水中磷酸盐的效果及其机理,系统地研究了纳米铁添加对污水生物处理系统协同脱氮除磷的作用,探索了纳米铁的添加对序批式活性污泥系统(SBR)中微生物活性、微生物多样性及群落结构的影响,主要取得如下结果：1、纳米铁去除水中磷酸盐研究：考察了纳米铁投加量、初始磷酸盐浓度、pH、纳米铁分散状态等因素对纳米铁去除P043-效果的影响,对比微米铁和纳米铁的除磷效果,并探究纳米铁除磷的机理。结果表明：当初始磷酸盐浓度一定,磷酸盐的去除效率随纳米铁投加量的增加而增高,当纳米铁浓度为600mg/L时,磷酸盐的去除率达到了87.01%；当初始纳米铁浓度为400mg/L,磷酸盐浓度从10上升到90mg/L时,磷酸盐的去除率从72.89%下降到51.39%,说明磷酸盐的去除与铁磷比呈正相关。酸性条件有利于磷酸盐的去除,初始磷酸盐浓度为20mg/L,纳米铁浓度为400mg/L时,当pH值为2时,磷酸盐的去除率达到了99.41%；相同条件下,在羧甲基纤维素(CMC)-水体系中合成的纳米铁对磷酸盐的去除率为81.25%,高于乙醇-水体系中合成的纳米铁(66%)；相同条件下,纳米铁对磷酸盐的去除效果远远高于微米铁；结合X射线衍射(XRD)研究结果,推测纳米铁对磷酸盐的去除是由吸附和化学沉淀共同作用的结果,化学沉淀的产物为磷酸亚铁。2、纳米铁的添加对SBR系统中生物脱氮除磷效果影响研究：构建了SBR脱氮除磷装置,研究不同纳米铁浓度对于生物处理系统脱氮除磷效果的影响。结果表明：纳米铁的添加促进了磷酸盐的去除,其去除效率随着纳米铁浓度的增加而增加,当纳米铁浓度为400mg/L时,磷酸盐的去除率达到了97.69%。当纳米铁浓度为20和50mg/L时,对氮的去除效果并没有明显的影响,当纳米铁浓度为200mg/L时,最终能将氨氮完全去除,但氨氮的去除速率明显低于其他各组。3、纳米铁的添加对SBR系统中微生物活性影响研究：以胞内活性氧(ROS)以及乳酸脱氢酶(LDH)的释放来评价纳米铁添加对活性污泥中微生物的毒性,以ATP含量以及脱氢酶活性作为评价纳米铁添加对活性污泥中微生物的活性及生物量影响的指标,研究了纳米铁的添加对SBR系统中微生物活性的影响。从ROS和ATP的结果可知,纳米铁的添加对微生物的活性有一定的抑制作用,且纳米铁浓度越高抑制作用越明显。但从脱氢酶活性的结果可知,当纳米铁浓度为20和50mg/L时,提高了脱氢酶的活性。4、纳米铁的添加对SBR系统中微生物群落结构影响研究：利用新一代454高通量测序技术,对活性污泥中微生物的16SrDNA进行深度测序,分析不同纳米铁浓度添加下微生物群落多样性的变化,确定活性污泥中易受纳米铁影响的菌种。结果表明：不同纳米铁投加量下对活性污泥中微生物多样性的影响不大,也并未表现出明显的趋势；Sinobacteraceae, Xanthomonadaceae, Alcaligenaceae和Propionivibrio确定为易受纳米铁影响的菌种。