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充足的碳源是微生物脱氮和除磷的基本保障,而我国大多数污水处理厂进水中有机物浓度偏低,原水COD/N<3-5,造成生物处理过程脱氮除磷效果不佳,难以满足排放要求。因此,低C/N污水的脱氮问题是污水处理厂尾水水质提标的难点。本研究以低C/N市政污水为研究对象,结合铁碳微电解自养反硝化和固体碳源异养反硝化构建复合脱氮除磷系统。自制了不同铁碳体积比的微电解填料,并优选出最佳铁碳比;确定了玉米芯投加量,并构建了铁碳微电解耦合固体碳源强化脱氮除磷系统,确定了最佳运行参数,通过高通量测序技术,进一步分析了其脱氮除磷的机理,为后续发展和应用提供了基础。基于多元铁碳微电解填料的特点,通过混合、造粒、干燥、焙烧及冷却一系列操作,制备了铁碳体积比为3:1、2:1、1:1、1:2、1:3的五种铁碳微电解填料,不同比例的铁碳微电解填料对 NO3-去除效果依次为 Fe:C=1:3>Fe:C=1:2>Fe:C=1:1>Fe:C=2:1>Fe:C=3:1,NO3-的去除主要是Fe2+的作用将其化学还原为NH4+。在构建的铁碳微电解联合微生物脱氮除磷系统中,溶解氧的存在有利于NH4+的去除,也提高了整个系统的脱氮效果,但是溶解氧对磷的去除影响不大。在DO>0.5mg/L时,Fe:C=1:2的铁碳微电解填料与微生物联合脱氮除磷效果最好,此时氨氮、硝态氮、总氮和磷的出水浓度分别为0.77mg/L-3.12mg/L、4.23 mg/L-6.16mg/L、6.79mg/L-8.51mg/L 和 0.01mg/L-0.06mg/L,去除率分别约为96.02%、79.46%、89.46%和99.10%,因此确定Fe:C=1:2为铁碳微电解填料的最佳比例,实现了对低C/N污水高效脱氮除磷的目的,但是在此过程中出现了亚硝态氮持续积累的现象。以Fe:C=1:2的铁碳微电解填料联合微生物脱氮除磷的系统,考察了进水C/N分别为0、1、2、3情况时,系统脱氮除磷的效果,实验表明随着C/N的增大,系统中总氮的去除率从28.95%逐渐提高到95.94%,而磷的去除不受C/N的影响,始终稳定在90%以上。为了提高系统脱氮的效果,降低亚硝态氮的积累,以碱预处理的玉米芯为固体碳源,构建了铁碳微电解耦合固体碳源强化脱氮除磷的复合系统从脱氮效果以及出水COD浓度两方面考虑,确定玉米芯的投加量为5.0g/200ml,即25.0g/L。铁碳微电解耦合固体碳源强化脱氮除磷的复合系统,进水C/N=1.5,分别控制HRT=2.0h～5.0h、DO=1.0mg/L～3.0mg/L 以及 pH=5.5～8.5,得到最佳运行参数为 HRT=4h、DO=2.0mg/L、pH=7.0,此时氨氮、硝态氮、总氮的去除率分别为95.63%、93.48%、94.72%。对系统中铁碳微电解填料表面(FC)、玉米芯表面(CC)以及悬浮(SS)的微生物种群的分析中,Miseq高通量测序结果表明,系统中存在着丰富的异养反硝化细菌如Gemmobacter、Defluviimonas、Thauera以及Dechloromonas,又存在着与铁碳微电解相关的自养反硝化细菌Arenimonas,同时还存在着分解纤维素、半纤维素以及木质素相关的细菌Actinotalea、Chryseolinea以及Novosphingobium。证明了系统内异养反硝化和自养反硝化相互协同,多种微生物共同作用。