目前,水体富营养化问题已成为全球性的环境问题。市政污水处理厂的二级出水因其排放量大,且氮磷浓度远高于引起富营养化的限值,成为造成和加重水体富营养化的主要原因之一。因此,对二级出水中氮磷的深度处理十分必要。本研究以硫铁矿和二级出水中残留的有机物为共同电子供体同步去除二级出水中的氮磷。探讨硫铁矿的除磷能力及硫铁矿反硝化系统去除合成二级出水中低浓度氮磷的可行性。并考察硫铁矿粒径、初始NO₃^--N和NH₄⁺-N浓度及碳源条件对反硝化系统脱氮除磷性能的影响。同时,通过物料平衡计算、微生物群落分析、反应前后硫铁矿的XPS表征等方式探讨硫铁矿混合营养反硝化系统的除磷机理和脱氮过程,并对二级出水中富里酸（FA）的可生物利用性进行研究。主要研究结果如下:硫铁矿自身具有除磷能力,可在6 h内去除75.3%的PO₄^3--P。以硫铁矿为自养反硝化的电子供体去除合成二级出水中的氮磷时,在6 d内,12 mg/L的NO₃^--N可去除98%,出水NO₃^--N浓度为0.26±0.05 mg/L;初始浓度为1.5 mg/L的PO₄^3--P可在24 h内被完全去除,出水PO₄^3--P浓度为0.39±0.27 mg/L。影响因素实验的结果表示,硫铁矿粒径越大,越难以被化学和生物氧化,从而除磷效果越差。而当硫铁矿粒径小于1.00 mm时,其对系统的脱氮性能没有显著影响,但当粒径大于1.00mm,反硝化能力被抑制。较高的初始NO₃^--N浓度和NH₄⁺-N浓度对脱氮速率具有不利影响;在不同的碳源条件下均能实现同步脱氮除磷,采用FA模拟二级出水中的有机物时可以进行反硝化作用,并发现在反硝化过程中FA先被分解为微生物可利用的类蛋白物质后再被利用,同时伴随着腐殖化趋势。此外,当系统中同时存在有机和无机碳源时,硫铁矿自养反硝化与异养反硝化为协同作用。以葡萄糖模拟二级出水中残留的有机物时,反硝化过程为两阶段反应。前36 h主要发生异养反硝化,主要功能菌属为Simplicipira和Cloacibaterium;36 h后主要发生自养反硝化,主要功能菌属为Sulfurimonas和Thiobacillus。异养反硝化的贡献度为55%⁶2%。系统中的PO₄^3--P主要通过与硫铁矿化学和生物氧化（Dechloromonas和Ferritrophicum）产生的Fe³⁺结合生成FePO₄沉淀以及被Fe（OH）₃吸附络合而去除。本研究的研究结果为硫铁矿自养反硝化技术的实际应用提供了理论基础,有助于开发经济有效的氮磷深度处理技术。