地下水是淡水资源的重要组成部分,是城市生活和工农业用水的重要供水水源。然而,生活污水和工业废水的排放及渗漏,农村地区大量化肥和农药的施用,导致地下水中硝酸盐浓度呈上升趋势,已成为一个重要的环境问题。通过对受污染地下水投加外加碳源,进行原位修复是一种可行而且高效的治理方法。目前外加碳源一般为小分子有机物,如乙酸、乙醇等,但投加过量易造成二次污染;还有的采用天然碳源,如秸秆、琼脂、木屑、核桃壳等,但不能提供长期有效的碳源供应,而且易发生霉变,影响水质。因此,本论文的研究目的就是制备一系列新型碳源复合材料,采用固定床生物膜反应器模拟地下水原位修复过程,通过检测出水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮浓度,考察碳源复合材料在长期连续反应过程中的硝酸盐去除能力、有机物释放能力及表面生物膜的生长状况。本文首先通过静态试验分别研究了大麻纤维、核桃壳、褐煤、生物活性炭、脱脂棉、椰壳纤维、稻草、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚乳酸（PLA）等作为碳源复合材料原料的可行性。经过遴选,最终以可降解塑料PBS和PLA作为缓释组分,以大麻纤维、核桃壳粉作为天然碳源组分,以高密度聚乙烯（HDPE）作为骨架,并添加脱氧剂、交联剂、pH值调节剂、发泡剂等,利用挤出-造粒的方法分别制备了大麻纤维/PBS、核桃壳/PBS、核桃壳/PLA等新型碳源复合材料。实验结果表明,纯核桃壳颗粒在反应器运行的前180天中脱氮效率在85%-90%,此后开始下降,在200-290天期间逐渐降低到40%。而大麻纤维/PBS碳源复合材料在稳定运行阶段脱氮效率保持在90%左右,出水硝酸盐浓度低于10mg/L。制备过程中加入发泡剂的核桃壳/PBS多孔碳源复合材料具有明显的孔道结构,反硝化实验中脱氮效率约为83%,出水硝酸盐氮浓度低于10mg/L。反应过程中保持稳定的有机碳释放,无亚硝酸盐积累。同样加入发泡剂的核桃壳/PLA多孔碳源复合材料具有良好的细菌相容性,在稳定运行时脱氮效率约为85%。但是反应过程中易发生杂质菌类滋生,影响反硝化作用的正常进行。对三种碳源复合材料颗粒进行光学显微镜及SEM观察发现,反硝化细菌的形貌多为球菌或杆菌;长时间使用后颗粒体积没有明显变小,但是内部出现大量空洞,主要原因是缓释组分被生物膜分解而骨架材料暴露在外造成。