针对含铁锰氨氮地下饮用水源，基于水体温度与氨氮两个影响因素研究了单级生物滤池同步净化去除技术。试验过程中考察了中试生物滤柱在低温度水质条件下实现同步净化去除铁锰氨氮的可能性;并通过对比试验明确了水体温度对滤柱净化性能的影响。明确了氨氮在生物同步净化铁锰氨氮过程中的影响作用，并解析了氨氮的去除转化途径。与此同时，通过分子生物学技术手段从微观角度解析了生物滤层内功能细菌的群落结构，为生物反应器宏观运行数据提供了技术支持。　　分别于进水温度为3-4℃与10-16℃条件下对比启动了中试生物试验滤柱，以考察温度对生物同步净化铁锰氨氮性能的影响。进水水温3-4℃、铁锰及氨氮平均浓度水平分别为3.04mg/L、0.52mg/L、1.11mg/L时，单级生物滤柱可实现铁锰及氨氮三者的同步去除，运行约155天后，滤柱对氨氮去除率约为90％、出水氨氮浓度为0.1-0.2mg/L;经历长达240天后，滤柱出水锰浓度于0.1mg/L以下。在进水铁锰氨氮浓度相当水平且水体温度10-16℃时，滤柱运行约35天出水氨氮浓度便快速降低至0.1mg/L以下，并于40天后完全得以去除;出水锰浓度于65天左右时小于0.05mg/L浓度水平。铁的去除效果不受温度的影响，滤柱除铁的启动期极短、始终保持高效除铁效果。另外，3-4℃水体温度条件下锰的生物氧化去除受运行工况的影响，生物滤柱启动过程中优化进水溶解氧浓度和反冲洗强度可强化滤柱去除性能。　　氨氮对锰氧化细菌活性具有抑制作用，而其硝化过程中的中间产物亚硝酸盐氮与最终产物硝酸盐氮对锰氧化细菌没有抑制作用。生物同步净化铁锰氨氮滤柱启动运行过程中，铁与氨氮的氧化去除过程均先于锰的生物氧化去除过程，即锰的生物氧化去除过程所经历时间长短决定了滤池启动期长短。生物滤柱启动过程中，可通过硝化调控策略避免氨氮对锰氧化细菌的活性抑制作用并缩短滤池启动期，即首先接种硝化细菌至滤层内完成氨氮去除后再接种锰氧化细菌。试验过程中，同时接种硝化细菌与锰氧化细菌时，小试生物滤柱反应器锰的氧化去除发生于第19天，而单独接种两类功能细菌时，锰的氧化去除发生于第13天。　　研究尝试采用生物滤柱下向流过滤净化去除铁锰高浓度氨氮，运行结果表明，滤柱可实现高效除铁、而进水溶解氧浓度则限制了氨氮与锰的氧化去除并且出水中检测到亚硝酸盐氮。滤层底部额外曝气可解决溶解氧不足问题，但气水逆向过滤时，滤料粒径过小将影响滤层产水能力;气水同向过滤时，滤层截留能力受曝气扰动作用影响，铁锰氧化物易被水流带出滤层造成铁锰超标。曝气量越大、滤层截留能力越弱。　　采用假设验证的方法对生物滤层内氮素损失与溶解氧消耗不平衡现象进行了阐释，模型计算结果表明，厌氧氨氧化反应的发生是造成氮素损失的原因，硝化反应与厌氧氨氧化反应共同参与了氨氮的转化。当生物滤柱进水氨氮浓度平均值为1.030mg/L时，生物硝化反应与厌氧氨氧化反应对氨氮去除的贡献比例分别为51.5％、48.5％;而当进水氨氮浓度平均值为1.749mg/L时，二者的去除贡献比例分别约为53.4％、46.6％。采用厌氧氨氧化细菌特异性引物对Amx368f/Amx820r扩增可得到与厌氧氨氧化细菌高度相似的相关细菌，如R5Amx2（KM244553）与Candidatus Kuenenia stuttgartiensis(KF429801)相似度高达99％、R5Amx3(KM244554)与Anaerobic ammonium-oxidizing planctomycete(AJ250882)相似度为100％。系统发育树分析表明克隆子R5Amx2与R5Amx3与厌氧氨氧化细菌在进化关系上呈现亲缘关系。　　采用分子生物学技术手段考察了生物同步净化铁锰氨氮滤层内细菌群落结构，细菌群落组成表现出了丰富多样性。其中，α变形纲（Alphaproteobacteria）、β变性纲（Betaproteobacteria）、γ变形纲（Gammaproteobacteria）及黄杆菌纲（Flavobacteria）内的细菌群落结构更为复杂，其操作分类单元所占比重分别约为22％、17.1％、22％、9.8％。滤层内可检测到铁氧化细菌Gallionellacapsiferriformans，表明生物铁氧化作用同样参与了铁的去除。滤层内与亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）和亚硝化螺旋菌属（Nitrosospira）高度相似的相关细菌参与了氨氮氧化为亚硝酸盐氮的过程，而亚硝酸盐氧化细菌似乎仅与硝化螺旋菌属（Nitrospira）有关;然而好氧氨氧化细菌（Nitrosomonas，Nitrosospira）克隆子数量显著少于亚硝酸盐氧化细菌（Nitrospira），存在氨氧化古菌参与氨氮氧化去除的可能性。锰氧化细菌同样呈现出丰富的多样性，除泉发菌属（Crenothrix）外，相当数量的、不常见报道的且与锰氧化细菌相关的菌种在滤层内被检测出，如鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、黄杆菌属（Flavobacterium）、紫色杆菌属（Janthinobacterium）、不动杆菌属（Acinetobacter）。