1986年建设的钱塘江引水工程每天引水40万m³,经过玉皇山水质预处理厂处理后进入西湖。引水工程很大程度上改善了杭州西湖的水环境状况,建设的混凝、沉淀预处理工艺除磷效果较好。但是,对于总氮基本上无去除效果,出水中总氮含量高于2.0 mg/L（其中硝酸盐氮占总氮的80%⁹0%）。氮含量较高的处理水引入西湖后,有利于湖区藻类的增殖,致使部分湖区水体景观效果不佳。因此,为进一步改善西湖水质（提高至IV类地表水环境质量标准）,还需要对钱塘江引水开展降氮处理。基于上述背景,本研究采用反硝化滤池技术,并针对钱塘江引水水源经混凝、沉淀预处理后低磷高氮的水质特点,对自养与异养反硝化工艺处理硝酸盐微污染地表水开展系统的对比研究。此外,在技术、经济综合比较的基础上,优选出适合的反硝化工艺建成示范工程。本研究可为钱塘江引水降氮工程提供理论和技术支撑,主要研究结论如下:（1）在低温条件下（13±2 ℃）,两种工艺处理模拟的磷限制型硝酸盐微污染地表水时,自养反硝化滤柱最佳硫源投加量为S/N(S₂O₃^2-与NO₃^-摩尔比)=1.2,异养反硝化滤柱最佳碳源投加量为C/N（COD与NO₃^--N质量比）=7。当S/N为1.0、1.2和1.5时,自养反硝化滤柱总氮去除率分别为20.2±7.6%、66.4±22.7%和80.3±12.8%,硫源利用率分别为99.5±0.8%、98.9±0.9%和93.2±3.4%。当C/N为5、7和9时,异养反硝化滤柱总氮去除率分别为35.9±15.3%、63.4±13.1%和52.5±15.9%,碳源利用率分别为36.8±9.3%、43.8±13.1%和30.0±17.0%。（2）外加适当的磷源可大大提高磷限制型自养与异养反硝化滤柱的抗水力负荷冲击能力。在水温、硫（或碳）源等为非限制性因素的条件下,两种工艺处理模拟的磷限制型硝酸盐微污染地表水时,自养反硝化滤柱在水力停留时间为1和0.5 h的条件下总氮去除率分别为79.8±10.5%和69.6±9.2%,异养反硝化滤柱总氮去除率分别为66.7±9.2%和31.9±5.3%。然而,当处理模拟的非磷限制型硝酸盐微污染地表水时,自养反硝化滤柱在水力停留时间为1和0.5 h的条件下总氮去除率分别增加至91.7±3.1%与92.2±2.5%,异养反硝化滤柱总氮去除率分别增加至91.0±3.3%和93.3±1.0%。（3）磷限制对异养反硝化的抑制作用大于自养反硝化,该差异与二者系统中优势功能菌的相对丰度有关。自养反硝化系统中优势功能菌属为Thiobacillus（硫杆菌属）,其在系统中的相对丰度受磷限制影响较小;而异养反硝化系统中优势功能菌为反硝化聚磷菌,其在磷源缺乏时生长代谢受抑制,相对丰度大幅降低,从而极大影响了异养反硝化系统的脱氮效能。（4）自养反硝化系统的氧化亚氮（N₂O）排放通量和增温潜势均显著小于异养反硝化系统。在小试研究中,当水温为28±2和17±2 ℃时,自养反硝化系统的N₂O排放通量分别为0.60±0.25和0.63±0.15 mg N₂O-N×m^-3×d^-1,增温潜势分别为0.086±0.022和0.013±0.007 g CO₂×d^-1。而异养反硝化系统的N₂O排放通量分别为3.52±2.09和1.26±0.70 mg N₂O-N×m^-3×d^-1,增温潜势分别为0.162±0.056和0.046±0.036 g CO₂×d^-1。（5）异养反硝化滤柱抗水力负荷冲击能力强于自养反硝化。在现场试验研究中,两种反硝化工艺处理实际的硝酸盐微污染地表水,在水力负荷由6.0 m³×m^-2×h^-1增加到7.5 m³×m^-2×h^-1之后,自养反硝化滤柱硝酸盐氮和总氮的平均去除率分别由86.2%和65.0%降低至51.3%和34.3%。然而,在水力负荷为6.0、7.5和8.6 m³×m^-2×h^-1的条件下,异养反硝化滤柱硝酸盐氮平均去除率分别为87.5%、87.3%和87.1%,总氮平均去除率分别为83.1%、90.3%和89.0%。（6）反冲洗对自养反硝化滤柱的脱氮效能影响较大,其在反冲洗后将出现一个较长的出水不达标时段。然而,异养反硝化滤柱在反冲洗后,出水总氮仍能达到IV类地表水环境质量标准。并且系统的脱氮效能可在较短时间内（12⁴8 h）恢复到反冲洗前水平,这为系统在下一个运行周期内保持高效的脱氮效率提供了保障。（7）从技术和经济两个层面综合考虑,异养反硝化更适合与生物滤池工艺结合来处理硝酸盐微污染地表水,以实现钱塘江大规模引水高效降氮的目标。处理规模为5′10⁴ m³/d的示范工程长期运行效果表明:当水温条件适宜时（>18 ℃）,异养反硝化滤池出水总氮可达IV类甚至III类或II类地表水环境质量标准;在低温条件下（13±2 ℃）,可通过向进水中补充0.1 mg PO₄^3--P/L的磷源来保证水质达标。