近年来国家相关部门不断提高污水处理厂尾水排放标准,而污水处理厂尾水水量大,C/N比低,其中以NO₃^--N为主的含氮营养物浓度较高,外排进入水体存在水质恶化的风险。因此,对污水处理厂尾水进行深度脱氮显得十分关键。现行的深度脱氮工艺具有运行成本高及易造成二次污染等问题,所以探求一种经济、高效的污水处理厂尾水深度脱氮工艺对水处理领域有着十分重要的意义。本课题以污水处理厂尾水为研究对象,构建以硫代硫酸钠作为硫源,陶粒和菱铁矿为填料的自养反硝化滤池,考察该反硝化系统脱氮性能及运行效果,以期为污水处理厂尾水深度脱氮提供一定的技术支持。取得的主要成果有:首先,考察了陶粒-菱铁矿滤池的脱氮性能。该滤池在厌氧污泥的驯化下能够在12 d内成功启动,水中NO₃^--N的去除率稳定在98%以上。滤池的最佳运行参数是:硫代硫酸钠投加量为1.5倍的理论投加量、水力停留时间（HRT）为2 h、进水p H为中性（7左右）和温度为30℃。稳定运行期间,滤池NO₃^--N去除率为100%,TN去除率为95%以上,出水SO₄^2-浓度≤250 mg/L,NO₂^--N浓度≤0.03mg/L。同时滤池内部的填料表面富集了大量微生物,菱铁矿填料也能作为电子供体直接参与反硝化反应,进一步促进了滤池的脱氮效果。其次,对滤池内部的微生物群落结构进行分析。结果表明,滤池内部整个微生物环境具有很高的相似性和多样性。滤池内部的优势菌门为Proteobacteria,优势菌纲为Betaproteobacteria,优势菌属为Thiobacillus和Ferritrophicum,且滤池下部优势菌群的丰度最高,这两种功能微生物促进了水体中NO₃^--N反硝化过程的快速进行,保证了滤池装置稳定高效的脱氮性能。最后,对滤池处理效能沿程分布及应用性进行了分析。结果表明,在80cm高的滤池中,NO₃^--N去除率沿程增加,而反硝化过程主要集中在滤池40 cm以下,达到了84.1%。滤池的冲洗周期为60 d,并能够在7 d之内完全恢复脱氮性能。该工艺能够使NO₃^--N去除率达到100%,TN去除率达到95%以上,原料消耗为0.042元/t,有一定的应用价值,更适用于污水处理厂尾水的深度脱氮。