氨氮污染是一个很严峻的环境问题。排放到土壤或水中的氨氮会引起水体的富营养化、消耗水中的溶解氧、存在生物毒性。因此,废水中的氨氮必须经过严格的处理达标后才可排放。基于曝气生物滤池具有填料易得、成本低、高效的处理效果,本研究选用了以天然沸石为填料的上流式沸石曝气生物滤池（U-ZBAF）和以陶粒为填料的上流式缺氧生物滤池（U-CBAF）的组合工艺,建立实验室的小试试验装置,尝试探究该组合工艺处理低浓度氨氮废水的可行性,为后续的工程化应用提供基础。本研究得出的结论如下:以天然沸石为填料的U-ZBAF可通过硝化作用很好地去除低浓度氨氮废水中的氨氮。其中,不同的水力停留时间（HRT）和高浓度溶解氧（DO=6.8-7.3mg/L）在硝化过程中扮演着重要的角色。试验结果表明,ZBAF的最佳HRT为2h,相应的氨氮去除率可达到92.9%,此时的亚硝氮积累率可达到85.1%。然而,当HRT从1.0h缩短至0.75h和0.5h时,高浓度的DO可促进亚硝酸盐氧化菌（NOB）迅速将NO₂^--N转化为NO₃^--N。在整个试验过程中,ZBAF起到了硝化菌（Nitrosomonas,Nitrospira和Nitrobacter）的载体和富集作用,确保了硝化菌的稳定生长和数量,进而促使ZBAF展现出很好的氨氮去除效果。生物再生是一种可行且经济的沸石再生方式。本研究尝试通过硝化菌的硝化作用对吸附饱和的沸石进行再生,并考察了不同温度下贮藏对于ZBAF填料表面的微生物活性的影响。在生物再生过程中,不同的温度、贮藏时间和曝气过程对于ZBAF再生过程中的微生物的活性恢复和硝酸盐产生速率具有重要的影响。试验结果表明,经过6-8℃贮藏后,在生物再生处理36h后,ZBAF中NO₃^--N的产生速率可从0.20mg/h提高至1.51mg/h,而在常温下经过24h的生物再生后,ZBAF的NO₃^--N的产生速率可稳定在1.70-2.17mg/h。此外,试验结果表明,U-CBAF显现出良好的NO₃^--N去除性能。在U-CBAF实现ZBAF再生液的反硝化处理中,碳源的类型、进水条件和生物膜微生物的种类对于NO₃^--N的完全反硝化扮演着重要的角色。本试验中,在使用葡萄糖和甲醇作为碳源时。最佳的C/N比都是5,相应的NO₃^--N去除率可分别达到85.8±1.63%和90.9±1.43%。试验还发现,反硝化中间产物的产生与反硝化微生物对碳源的适应性有着重要的关系,进而可通过碳源来选择性控制获得高NO₃^--N去除率和NO₂^--N的产生。此外,HRT的大小对U-CBAF的反硝化效果具有重要的影响。当使用甲醇作为碳源时,最佳的HRT为1.5h,对应的NO₃^--N去除率和TN去除率分别为83.2±1.87%和81.0±2.03%,同时NO₃^--N和TN的去除率会随着HRT的升高而下降。高通量分析结果中,Pseudomonas and Streptococcus的相对丰度验证了高效的U-CBAF的反硝化作用。综上所述,本研究验证了U-ZBAF和U-CBAF的组合工艺可用于处理低浓度的氨氮废水的氨氮和总氮。经过该工艺处理的出水,可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2016）中的一级A排放标准,并可满足于城市敏感区的更严格排放标准。