随着居民生活质量的提高,城镇生活污水排放量日益增多,增加了氮、磷污染物的排放。与此同时,污水的C/N比却呈现下降趋势,提高了污水处理的难度。因此,去除低C/N废水中的氮、磷营养物质成为近年来废水处理中亟需解决的问题。而传统生物工艺流程复杂,存在脱氮除磷效率低,耗能大,剩余污泥量大,且需要额外添加碱度、碳源以及絮凝剂等诸多问题。因此需要开发新型的脱氮除磷工艺。课题组前期研究发现的生物海绵铁体系（Biological Sponge Iron System,BSIS）具有较强的脱氮以及除磷性能。同时发现海绵铁的特殊结构以及吸氧腐蚀特性,不仅可以使其承担载体的作用在好氧环境下营造缺氧厌氧微环境,为不同环境需求的功能菌群提供相应的代谢环境,还承担电子供体的作用,减少了不同微生物间的动力学竞争,降低了碳源的需求,同时海绵铁的腐蚀产物能够通过化学作用强化除磷。但是到目前为止,关于生物海绵铁体系同步脱氮除磷性能以及脱氮机理及相应贡献的内容鲜有报道。本研究先考察了分散度对反应器启动以及反应器处理效果的影响,随后探究了不同运行控制条件（即溶解氧、周期处理时间、换水比以及充氧方式）对生物海绵铁体系脱氮除磷性能的影响,同时探究了该体系脱氮机理以及部分脱氮途径对脱氮效果的贡献。通过对生物生物海绵铁体系同步脱氮除磷性能的研究,发现生物生物海绵铁体系可以实现同步脱氮除磷,且脱氮除磷效果优于对照组。在DO为3-4 mg/L,运行周期为12h,换水比为40%,先搅拌4 h、后搅拌+曝气的运行方式下生物海绵铁体系脱氮效果最好,稳定后,TN平均出水浓度为12.72 mg/L,平均去除率为73.06%。生物生物海绵铁体系除磷效果最佳的单因素条件分别为DO 2-3 mg/L,运行周期为8 h,换水比为40%,先搅拌4 h、后搅拌+曝气。通过机理探究,发现BSIS中海绵铁促进的缺氧反硝化作用在反应器碳源充足情况下可以提高10%左右的TN去除率,在碳源缺乏情况下可以提高30%以上的TN去除率;且设置专门的反硝化时间,有利于反应器TN去除率的大幅提高。同时,微生物对海绵铁有较强强的依赖性,当离开填料时,微生物反应活性很快受到抑制,去除率快速下降。生物海绵铁体系整体的脱氮效果主要由异养反硝化提供,但贡献率仅比自养反硝化高4.9%。其中好氧反硝化作用贡献36.8%,传统的厌氧反硝化作用贡献15.6%,厌氧自养反硝化作用贡献47.6%,其中厌氧自养反硝化作用贡献主要由铁型反硝化以及氢自养型反硝化作用提供。