高效地去除地下水中含量过多的铁、锰和氨氮仍是我国饮用水安全所亟需解决的重大问题。快速砂滤技术凭借其经济环保、便于操控的优势,成为我国应用最为广泛的地下水同步除铁、锰及氨氮的方法。然而,较长的启动周期是影响砂滤效能的一大弊端。本研究分别采用氧化剂投加、微生物抑制/促进和复合锰质活性滤膜引入三种方式,实现滤柱的加速启动;通过构建生物-接触催化氧化耦合作用同步深度除铁、锰及氨氮滤池,考察生物作用和催化氧化作用对砂滤系统快速启动及稳定运行的影响;在此基础上深化砂滤运行不同阶段中除锰机理的认识。本文首先对比了高锰酸钾和次氯酸钠两种氧化剂的投加对砂滤加速启动及滤柱同步除铁、锰及氨氮效能的影响。通过对污染物去除效能、滤柱启动周期、微生物含量及复合锰质活性滤膜特性的分析,探究氧化剂投加下砂滤除污染物的主导作用机理。结果表明,投加高锰酸钾可以实现铁（87%）、锰（97%）及氨氮（77%）的同步稳定去除,并将滤柱的启动周期大幅缩短至36天。并且投加高锰酸钾后,锰残余量约为30%时,能够实现最佳的加速启动效果。投加高锰酸钾实现原位锰氧化物的生成,锰氧化物向水纳锰矿（Birnessite）型复合锰质活性滤膜的转化加速了滤柱的启动、强化了污染物的去除。相比之下,投加次氯酸钠不仅无法生成大量的原位锰氧化物,还抑制了微生物的生长及活性,滤柱内的物化作用及生物作用同时被影响,导致滤柱的启动期延长、净水效果较差。本文通过投加青霉素、接种铁锰氧化菌和接种具有复合锰质活性滤膜的久置滤料,实现了微生物的抑制/促进和复合锰质活性滤膜的引入;通过探索滤柱的净水效能、启动周期、微生物群落结构、复合锰质活性滤膜特性的内在联系,得出了污染物的迁移过程及去除机理。结果表明,几种启动方式最终都能实现滤柱对铁、锰和氨氮的同步高效去除,去除率分别高达98%、95%和94%,其中,接种铁锰氧化菌（44天）和引入复合锰质活性滤膜（26天）均大幅缩短了滤柱的启动周期。微生物启动差异对主功能菌种的影响较大,但主功能菌门（Proteobacteria、Actinobacteria和Firmicutes）和主功能菌纲（Actinobacteria、Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria、Bacteroidia和Clostridia）未发生改变。微生物可以直接作用于污染物,还可以通过促进复合锰质活性滤膜生成并调控其内混合锰价态（Mn（II）、Mn（IV）和Mn（III））的比例,使其具有更优异的催化氧化性能,从而加速Mn（II）向Mn（IV）的多级转化,实现Mn（II）的深度去除。基于上述分析,通过对滤柱不同运行时期进行微生物灭菌和复合锰质活性滤膜破坏,探求滤柱长期运行中锰转化的主导机理及铁、锰转化过程。结果表明,微生物失活会减少复合锰质活性滤膜中催化性Mn（III）、活性基团(-OH、O2-和O-)及活性位点的生成,从而影响滤柱短期及长期的净水效能、再生周期以及再生后稳定性。而复合锰质活性滤膜的破坏会使高催化性的Mn（III）被歧化成Mn（Ⅱ）和Mn（IV）,其催化氧化性能的降低导致滤柱短期出水明显变差并且再生周期延长。在启动中期、启动后期和稳定期,复合锰质活性滤膜在除锰滤柱中的作用不断增强,分别为43.3%、85.4%和87.2%;而微生物直接作用则不断减弱,分别为18.5%、7.6%和12.6%,滤柱内除锰机理由生物作用逐渐向接触催化氧化作用转移。铁和锰在过滤过程中分别经历:Fe—Fe OOH—Mn Fe2O4和Mn—Mn Fe2O4/α-Mn O2—δ-Mn O2/Birnessite（水纳锰矿）的过程。高催化氧化性的水纳锰矿型复合锰质活性滤膜的生成实现了锰的自催化氧化进程。本论文研究了催化氧化作用与微生物作用对滤柱实现同步除铁、锰及氨氮的影响,并发现了两者在保障滤柱净水效能及维护滤柱稳定性中的重要作用,提出可采用物化促进或微生物促进的方式加速具有高催化氧化性能的复合锰质活性滤膜的生成,实现滤柱的快速启动及对污染物的深度去除,研究成果可以为砂滤实际生产运行提供技术支持。