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我国农村分散养猪废水经厌氧消化和人工湿地强化硝化区处理后,存在碳氮比较低的问题。为强化对农村分散养猪废水总氮的去除,本论文选取四种常见秸秆(水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆)为反硝化固体碳源,通过秸秆酶解还原糖量对预处理条件进行优化,并在序批实验中考察预处理对秸秆作为固体碳源时反硝化性能的影响;在此基础上,构建两个并联运行的人工湿地强化反硝化区,对比未预处理水稻秸秆和经氢氧化钙预处理的水稻秸秆处理人工湿地强化硝化区出水的性能,考察了硝氮浓度、水力负荷、低温等工艺参数的影响,分析了特征有机物的去除性能,通过高通量测序技术解析了人工湿地强化反硝化区的微生物群落结构。主要研究结论如下:(1)以水浸泡和氢氧化钙浸泡预处理四种常见秸秆(水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆),并以秸秆酶解性能对预处理参数进行优化,结果表明碱预处理的秸秆酶解效果较显著,在用氢氧化钙的饱和溶液,温度为30℃情况下,四种秸秆碱预处理最优时间均为3 d,最佳固液比均为1:30。(2)序批实验中以未浸泡、水浸泡和氢氧化钙浸泡四种秸秆作为反硝化固体碳源和生物膜载体,研究反硝化脱氮性能。结果表明四种秸秆系统均在第1天就有明显的脱氮效果,出水硝氮均低于10mg/L,且在运行的15d内,脱氮效果稳定。与未浸泡和水浸泡秸秆的相比,启动后碱浸泡过的秸秆反硝化速率有明显升高。碱浸泡水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆的反硝化速率分别为0.074mg/(g.h),0.056 mg/(g.h),0.055mg/(g.h),0.077 mg/(g.h)。水稻秸秆序批实验长期运行结果表明反硝化性能随着时间的延长而降低,但碱处理过的秸秆反硝化速率显著高于未浸泡和水浸泡完秸秆反硝化速率。(3)分别在两个平行运行的人工湿地强化反硝化区投加碱浸泡和未浸泡的水稻秸秆,处理人工湿地强化硝化区的出水,结果表明投加碱浸泡水稻秸秆系统的反硝化速率在不同硝酸盐氮浓度和水力负荷下,均明显高于投加水浸泡秸秆系统的。在进水硝氮为150mg/L左右时(水力负荷为120L/d),投加碱浸泡和未浸泡水稻秸秆系统出水的硝氮分别为3.6 mg/L和15.4mg/L,反硝化速率分别为0.1562 kg/(m3·d)和0.1447 kg/(m3·d)。(4)水溶性有机物质(DOM)经两个人工湿地强化反硝化区处理后均显著降低。未浸泡水稻秸秆系统微生物的优势菌主要归属于Bacteroidetes(拟杆菌门)(22.46%)和Proteobacteria(变形菌门)(48.68%),属水平的优势菌主要为Flavobacterium(4.49%))和Hydrogenophaga(6.17%);碱浸泡水稻秸秆系统微生物优势菌主要归属于Bacteroidetes(拟杆菌门)(35.28%)和Proteobacteria(变形菌门)(42.33%),属水平的优势菌主要为Saprospiraceae_uncultured(13.32%)。