随着污水排放标准的提高,对污水深度处理提出了新的挑战。生物砂滤池通过对普通砂滤池进行生物强化,可在保证传统滤池过滤能力的同时强化生物净化功能。而普通石英砂滤料由于表面附膜困难,对污染物的去除能力受到限制。本文针对上述问题,通过对普通石英砂进行复合金属改性,提高滤料表面生物亲和性和挂膜稳定性,以改性石英砂为滤料构建改性生物砂滤池处理系统,开展了其用于污水厂尾水深度净化研究。经丙酮和盐酸预处理后,用浓度为3 mol/L的铁离子溶液和铁锰（铁锌）比例为8:1的金属溶液分别制得氧化铁改性砂（FS）、铁锰改性砂（FMS）和铁锌改性砂（FZS）,采用普通生物砂滤池（QS）及三种改性砂FS、FMS和FZS构建生物砂滤池进行挂膜启动试验,QS、FS、FMS和FZS对COD去除达到稳定的时间分别为25天、20天、20天和19天,复合金属改性有效缩短了砂滤池的挂膜时间。FZS滤池中生物膜微生物量、微生物活性及附着强度相比于QS依次增加了51.15%、30.51%和15%。挂膜成功稳定运行后,改性生物砂滤池的除污能力均高于QS,FZS对COD、NH4+-N和TN的去除率分别达到了59.95%、88.81%和56.86%,相比于QS分别提高了21.34%、14.11%和19.64%;通过对石英砂滤料上生物膜进行EPS和生物群落结构分析,发现随着滤床深度的增加,沿程EPS的量依次降低,FZS的PN/PS的值更大,改性后的石英砂表面增强了与微生物间亲和力;FMS和FZS中微生物种类更加丰富,同时提高了生物膜的抗冲击负荷和适应性。以铁锌改性石英砂（FZS）填充滤池进行了系统工艺参数研究,在水力负荷为2.0 m~3/（m~2·h）、气水比为3:1时,沿滤床深度方向,COD的去除主要集中在滤层上部,滤床高度为750 mm,上层400 mm高度的滤床对COD去除量占到总去除量的68%;对NH4+-N和TN的去除主要在中部和下部,下层300 mm高度的滤床对NH4+-N和TN去除量分别占总去除量的56%和54%。冬季低温运行效果表明,对COD、NH4+-N和TN的平均去除率比夏季分别低6.64%、12.35%和5.83%,COD和TN的去除受季节影响较小,NH4+-N的去除受季节影响较大。FZS滤池在最佳运行条件下出水COD、NH4+-N和TN分别达到16.53 mg/L、0.23 mg/L和5.73 mg/L,除TN外其他指标均达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类水质要求。