近年来我国高速铁路事业发展迅速,随之产生的铁路污水处理问题也亟待解决。高速铁路正点率高站区内旅客滞留量少,造成站区内生活污水水质及水量不稳定、氨氮高而有机物少,呈现出碳氮比低的水质特点。所采用的传统生物处理工艺受限,尤其是TN、TP无法实现《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。因此研究、开发出适合于高速铁路站区生活污水特点的深度处理新技术具有重要意义。本文基于前期调研,运用自主研发的复合催化生物载体从耦合工艺出发研究出适合于高速铁路站区生活污水的深度脱氮除磷新技术、新工艺。首先开展实验室小试,探究不同运行条件(HRT、供气方式、低温)对反应器体系脱氮除磷的影响;接着开展现场中试,经调试、稳定运行后出水水质达标;结合研究数据进行动力学分析和微生物种群结构解析,建立了耦合技术的同步脱氮除磷机制;最后对复合催化生物载体造价及现场工程进行了经济性分析。研究结果表明:(1)实验室小试研究(Q=10.5～15.2L·d-1),在HRT = 6h,反应器中间曝气DO = 3.0±0.1 mg·L-1,水温T = 9-28℃条件下,污水脱氮除磷效率分别达85%、90%以上,出水水质可达GB18918-2002 一级A排放标准。(2)现场中试试验(Q=2.0t·d-1)的工艺参数为HRT = 6h,设备中间曝气控制DO=3.0±0.1mg·L-1,设备运行稳定,期间连续检测设备出水NH4+-N、TN、TP、COD,出水已由第三方检测机构检测,出水效果达标。(3)污水中氮的脱除是铁基质催化内电解与生物膜的共同作用,磷的去除以污水中磷参与铁基质催化内电解的化学作用为主导;Eckenfelder模型建立的脱氮除磷反应常数k分别为0.000998、0.005432 min-1,优于同类反应器。(4)高通量测序和荧光定量PCR分析得出系统优势菌属为Sphaerotilus(球衣菌属)、Rhodobacter(红杆菌属)和Maritimimonas,未发现相关除磷菌,进一步验证了体系通过自养反硝化和化学除磷实现联合脱氮除磷的机制。(5)经济效益分析得出吨水投资费用为700元/t(其中填料吨水直接投资成本为50元/t),吨水运行费用为0.16元/t,经对比分析优于其他生物载体、外加碳源、化学除磷及污水提标工艺,是一种经济、高效的污水深度处理工艺。因此,此技术的研发可为高速铁路站区生活污水提标改造、深度脱氮除磷提供新思路、新工艺,可解决铁路站区生活污水深度处理常年未解决的难题。