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随着城市化进程的加快,水污染问题已严重影响到社会和经济的可持续发展,我国城镇污水普遍碳源不足,是制约总氮去除和污水处理达标排放的重要因素。现有固体碳源中,天然纤维素碳源释碳迅速、周期短,易造成二次污染;可降解聚合物类碳源价格昂贵、释碳量小。而对复合碳源的研究多集中在释碳性能和反硝化效率上,鲜见关于其最佳制备条件和机理、挂膜性能改善以及对低C/N污水实际处理效果的报道。课题将性能互补的两类固体碳源组合为多碳源复合材料S1,在此基础上利用循环冷冻致孔法和化学致孔法提高其孔隙率和粗糙程度,制备出两种新型多孔多碳源复合材料S2、S3,对其最佳制备条件、释碳动力学特征、反硝化潜力、挂膜性能及促进序批式移动床生物膜反应器（SBMBBR）中同步硝化反硝化（SND）系统构建的能力进行了全面的研究。主要研究结果如下:（1）单位质量碳源材料玉米芯（OS）、稻草（PS）、芦苇秸秆（QS）、聚-3-羟基丁酸（PHB）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）在7 d内释碳量分别为113.115 mg/g、266.101 mg/g、149.355 mg/g、20.269 mg/g和15.038 mg/g,前三者中OS比PS和QS具有更好的缓释性和更粗糙的结构;后两者中PHB比PBS具有更大的释碳量和更长的释碳周期,选择将其包裹在根据力学强度、传质吸附能力等各项性能优选后的凝胶骨架PVA+SA中,低温冷冻后采用比选后的最佳交联方式（在含4%Ca Cl2的饱和硼酸溶液中交联24 h,在0.8 mol/L硫酸钠溶液中二次交联2 h）进行交联固化,制备出多碳源复合材料S1。（2）S1的饱水密度、孔隙率、抗压强度分别为1.016 g/cm~3、30.353%、140.82 N,其释碳符合二级动力学方程,t1/2为24.533 h,介于PHB与OS之间,释碳稳定性和持久性得到同步提升。但由于其孔隙率低骨架阻力大,对亚甲基蓝并未完全吸附,最大平衡吸附量为0.178 mg/g,同时释碳传质系数K=4.340 mg/（h·g·L）,相较于其他复合碳源偏小。10 d脱氮周期内,S1组最大反硝化潜力为6.27 mg/g,远高于空白对照组,但与其他复合碳源相比较低,释碳阻力大、微生物难以附着是主要原因,脱氮后其挂膜量仅为0.0149 g·g-1,提高孔隙率尤为关键。（3）为改善S1的缺陷,采用两个正交实验探究多孔材料S2、S3的最佳制备条件。循环冷冻致孔法制备出的复合材料孔隙率在54.381%～75.118%之间,大部分性能优于S1,致孔良好,利用综合平衡法确定S2的最佳制备条件为:在-20℃冷冻16 h、20℃解冻4 h、循环4次以进行低温固化和致孔。NH4HCO3致孔法制备出的复合材料孔隙率在75.091%～90.124%之间,抗压强度和吸附速率有所下降,但孔隙率和平衡吸附量得到改善,致孔显著,S3的最佳制备条件为:在100 m L水凝胶中包覆5 g粒径0.5～1 mm的NH4HCO3,交联后放入100 m L饱和柠檬酸中发泡致孔。（4）S2、S3的孔隙率为72.019%、91.473%,达S1的2.37倍、3.01倍,两者最大平衡吸附量分别提高至0.186 mg/g、0.189 mg/g。S3第1 d释碳速率大于S1、S2,高孔隙率对缓释性能有所影响,但仍远低于OS相应值。两者释碳传质系数K提高至5.426 mg/（h·g·L）、30.087 mg/（h·g·L）,其内部碳源更易释放,在提高孔隙率的同时还保持一定的释碳稳定性。10 d脱氮周期内,S2、S3组TN削减量为S1的1.58倍、2.10倍;反硝化潜力达1.5～2.5倍,提高孔隙率对强化脱氮起积极作用,但由于致孔剂残留导致S3组NH4+-N浓度有所增加。3D-EEM和FTIR结果显示两种致孔方法并未明显改变释碳液性质和官能基团结构,SEM结果显示S2表面形成0.78～3.96 mm的孔洞,适宜微生物附着,内部有0.014～0.117 mm的微孔存在,能够保持力学强度。S3表面和内部形成大量相互连通的孔隙,孔径分别为0.20～4.10mm、0.18～1.80 mm。脱氮实验后孔隙内有较多微生物附着,挂膜量分别为S1的2.05倍和2.53倍,挂膜性能显著提升。（5）将S1、S2、S3投加至SBMBBR反应器1#、2#、3#中,4#为空白对照,考察各材料对低C/N污水脱氮性能的强化作用。运行第1 d,各组TN去除率分别为80.77%、87.35%、93.21%、23.76%;第25 d,各组去除率为69.28%、72.69%、59.69%、19.32%,3#去除率高但效果不稳定,这与其缓释性不如S1、S2有关,建议将S3浸泡一天后再使用,2#性能较稳定且持续优于1#。全周期污染变化情况显示第20 d各组分别有44.26%、68.40%、72.28%和28.53%的TN通过SND去除,SEM结果显示S1表面存在少量生物膜,S2、S3基本实现生物膜全覆盖,三者挂膜量分别为0.0299 g·g-1、0.0636 g·g-1、0.0842 g·g-1,更高的孔隙率、更优的挂膜性能是SND效果增强的主要原因。论文研究成果为新型多孔固体碳源的开发提供了技术参考,为低C/N污水构建脱氮系统和污水厂提标改造提供了另种思路,具有重要的现实意义和应用前景。