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针对氮过量排放带来的环境问题,国家环境保护“十二五”规划新增了氨氮这个约束性指标,目标是减排10%。面对国家的提标要求,污水处理厂的脱氮能力面临着巨大的挑战,往往存在工艺落后和反硝化碳源不足的问题。曝气生物滤池(BAF)由于能耗低、占地省、处理效率高等优点,受到广泛关注。而碳源不足时需要外加碳源作为反硝化过程中的电子供体。传统碳源存在投加过量影响出水水质的隐患,因此投加过程需要精确控制,而且费用较高；天然纤维素类物质的碳源释放过程不能得到有效控制,需要较长的水力停留时间。开发一种新型碳源材料,既能稳定地可持续地释放碳源,提供给反硝化过程,也能作为生物载体的功能,成为一个新的发展方向。本论文针对反硝化脱氮过程存在的碳源不足问题,结合曝气生物滤池工艺,制备新型碳源材料,既能为反硝化过程提供碳源又能作为BAF的填料。首先,借鉴微生物固定化技术,选取两种常见的载体,聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA),将淀粉固定到载体上作为碳源,制成两种释碳材料。然后,对两种材料进行红外光谱和扫描电镜分析,以表征其基本特性；进一步研究二者的释碳性能以及作为碳源对硝态氮的去除效果。在此基础上,选取较好性能的释碳材料,借助响应面法设计实验并分析,对其原料配比进行优化。最后,将按照最优配比制备出的释碳材料应用于曝气生物滤池中,研究其作为BAF填料的可行性,以及BAF的脱氮效果,并考察运行参数对脱氮效果的影响。主要研究成果如下：(1)PVA和SA释碳材料的制备与性能研究应用固定化技术制备固定化淀粉的PVA释碳材料和SA释碳材料。红外光谱和扫描电镜结果表明,PVA释碳材料中淀粉混合较好。释碳性能研究结果显示PVA释碳材料的释碳过程满足二级动力学方程,拟合后的相关系数为0.9978,传质系数K为8.43mg/(h·g·L),单位质量材料释放的饱和COD达到99.60mg/L。在温度为18～22℃,pH7.2～8.0,硝态氮浓度为35mg/L的条件下,PVA释碳材料的平均反硝化速率为18.5g/(m3·d), SA释碳材料的平均反硝化速率为15.5g/(m3·d)。综合比较,PVA释碳材料的性能较优。(2)PVA释碳材料的原料配比优化利用响应面法研究不同的原料浓度对PVA释碳材料的释碳性能的影响,并优化PVA释碳材料的原料配比。响应面回归模型中PVA浓度(x1)、淀粉浓度(x2)及SA浓度(x3)的自变量显著性检验认为：X1、X3、X1X2、X2X3、X12、X22X32对释碳过程的传质系数K影响显著；利用Design-Expert软件计算出K值最小时,PVA浓度为4.31%,淀粉浓度为10.16%,SA浓度为0.59%,此时K值为3.89mg/(h·g·L)。(3)PVA释碳材料作为曝气生物滤池填料的脱氮研究考察了一级反应器填充陶粒、二级反应器填充PVA释碳材料的两级曝气生物滤池工艺的脱氮效果,并研究两级反应器的水力停留时间(HRT)和一级反应器的气水比对脱氮效果的影响,结果表明,在温度为19.6～24.6℃、进水pH值为7-8.4、COD为174.67～214.67mg/L、氨氮浓度为28.84～39.32mg/L的条件下,一级BAF的HRT为8h、气水比为7：1、二级BAF的HRT为12h,是综合考虑能耗和出水水质后的工艺最优参数,此时出水氨氮浓度为7.54mg/L,总氮浓度为19.51mg/L