污水处理厂尾水是受纳水体中重要的氮污染源,通常需要增加深度处理工艺以减少水体污染。而我国北方地区冬季气温较低,反硝化细菌生长受到限制,导致污水处理设施脱氮效率降低,往往无法达到污水排放要求。因此,在低温条件下,通过优化污水处理工艺,确保设施的脱氮效果具有重要的工程意义。基于此,本文以高温热解法制备二氧化锰改性生物炭材料,开展以硝酸盐氮为目标污染物的序批实验,探究低温下锰改性生物炭对微生物反硝化脱氮的强化效果。并从材料表征、分子生物学指标等角度,阐明强化机制。最后在此基础上,探究锰改性生物炭作为反硝化滤池填料,对处理污水厂尾水的净化效果,为其工程应用提供理论依据与技术支撑。主要研究结论如下:（1）制备w（Mn O2）/w（香蒲）=5.69%的锰改性生物炭。通过SEM检测到二氧化锰颗粒存在于改性生物炭表面,BET测试得出改性后的生物炭比表面积和总孔隙体积增加,从而为微生物提供了更多附着位点,并增加了污染物的接触位点。FTIR及XPS表明二氧化锰的改性引入了含氧官能团。此外,通过电化学计时电流法量化改性前后生物炭,结果表明锰改性生物炭具有较好的电子转移能力,约3.93mmol e-/g生物炭。（2）锰改性生物炭的投加强化了低温脱氮效果。序批实验结果表明生物炭及二氧化锰的投加均可促进10℃低温条件下反硝化脱氮,而锰改性生物炭的投加对低温脱氮具有最显著的强化效果,其硝酸盐的去除率较空白组提高了70.20%,较未改性生物炭组提高了50.20%。此外,硝酸盐吸附实验发现,改性前后生物炭对于硝酸盐均无显著吸附作用,表明序批实验中硝酸盐的去除主要依靠微生物作用。（3）分子生物学指标检测结果表明,锰改性生物炭对于微生物的糖酵解酶活性（HK、PFK、PK）、关键能源物质（ATP）和电子供体（NADH）的含量、电子转移系统活性（ETSA）、反硝化酶活性（NAR、NIR、NOS）均有促进作用。此外,通过乳酸脱氢酶活性（LDH）测试及微生物高通量测序,发现添加了锰改性生物炭后,拟杆菌（Bacteroidetes）、变形菌（Proteobacteria）等反硝化微生物的相对丰度增加,同时微生物具有良好的细胞膜完整性,凋亡率降低,微生物活性相对较高,有利于低温反硝化的进行。（4）以锰改性生物炭为基质构建反硝化滤池处理模拟尾水,在10℃低温条件下脱氮效率为32.90%,出水总氮可以稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A排放标准（TN≤15 mg/L）,并减少了N2O的排放。机制分析表明,锰改性生物炭在反硝化滤池的工程应用中,同样可以提高微生物电子转移系统活性、反硝化酶活性、糖酵解酶活性、ATP和NADH的含量及反硝化微生物的相对丰度,从而强化了低温条件下反硝化滤池的脱氮效能。