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水环境污染和水资源危机严重困扰着城市的健康发展，污水再生回用可以有效缓解城市水资源危机。然而，城市污水处理厂尾水氮、磷含量难以满足景观等回用要求，影响再生水的品质以及生态系统的安全。因此，城市污水处理厂尾水深度脱氮除磷具有重要的现实意义。然而，城市污水处理厂尾水存在C/N比低、生物脱氮除磷面临碳源不足等问题。 本研究基于城市污水处理厂尾水水质特点，采用固相纤维素类农业废弃物玉米芯作为生物反硝化所需碳源，并配合硫铁复合填料构造出反硝化脱氮滤柱-硫铁脱氮除磷滤柱复合系统，旨在开发适应于低C/N比城市污水处理厂尾水深度脱氮除磷工艺系统，并提供技术参考。首先，将固相纤维素碳源玉米芯(Solid carbon source of cellulose)组成的反硝化脱氮滤柱与硫磺/海绵铁颗粒(sulfur/sponge iron)组成的硫铁脱氮除磷滤柱以不同形式组合，构造出SCSC-S/Fe复合系统和S/Fe-SCSC复合工艺系统，探究其适宜的工艺组合形式;然后，研究了SCSC-S/Fe复合系统在不同温度下脱氮除磷特性，并结合Miseq高通量测序和扫描电子显微镜(SEM)技术重点分析了不同温度下反硝化脱氮滤柱内玉米芯填料表面结构及微生物种群特性;再次，分析了硫铁复合填料的脱氮除磷过程及作用机理;最后，温度为30℃条件下，借助X射线衍射(XRD)和Miseq高通量测序技术分析了SCSC-S/Fe复合系统内物质转化过程及填料表面微生物种群特性，从宏观处理效果、反应转化产物及微生物种群特性角度深度解析了复合系统深度脱氮除磷过程及作用机理。主要研究成果如下: 与Fe/S-SCSC复合系统相比，SCSC-S/Fe复合系统在TP去除效率及出水COD浓度方面具有优势。所以确定固相纤维素单元与硫铁复合填料单元适宜工艺形式是SCSC-S/Fe复合系统。 温度对SCSC-S/Fe复合系统脱氮除磷效果有一定影响，特别是对反硝化脱氮滤柱的脱氮效果影响显著。随着温度的升高，复合系统的TN平均去除率从78.88％逐渐升高到92.70％，NO3--N去除率一直在95％以上，变化不明显;反硝化脱氮滤柱的TN平均去除率从40.02％逐渐升高到61.22％，NO3--N平均去除率从41.21％逐渐升高到64.89％;而硫铁脱氮除磷滤柱TN和NO3--N分别维持在32％和36％以上，变化不明显;复合系统的TP平均去除率从82.95％逐渐升高到89.15％，反硝化脱氮滤柱和硫铁脱氮除磷滤柱对系统TP去除贡献比例分别维持在10％和90％左右。可见，反硝化脱氮滤柱和硫铁脱氮除磷滤柱共同作用将氮素去除，系统中的磷主要在硫铁脱氮除磷滤柱中去除的。 温度对反硝化脱氮滤柱内功能性微生物种群特性有一定影响。随温度的升高，纤维素类降解菌所占比例在30℃比20℃时高出11.01％，而反硝化细菌所占比例下降了21.26％。因此，温度对纤维素降解菌的影响更明显;与反硝化细菌相比，温度升高有利于纤维素降解菌的生长代谢。 硫铁复合填料TP去除率维持在95％以上，比单纯海绵铁高出35％;微生物耦合硫铁炭反应器初期TP去除率约为40％，随后逐渐升高到83％以上，达到与硫铁炭复合填料反应器相同的除磷效果。可见，硫磺可以快速促进海绵铁腐蚀除磷，其中海绵铁的腐蚀产物Fe2+、Fe3+、FeS和FeOOH通过吸附沉淀作用将PO43-转化为Fe4(PO4)3(OH)3去除。微生物耦合后的系统具备了硫自养反硝化、氢自养反硝化和海绵铁的化学还原脱氮作用;除磷以化学除磷作用为主，生物除磷作用为辅。 从细菌门水平分析SCSC-S/Fe复合系统内微生物，系统以具有反硝化脱氮功能的Proteobacteria菌门为主，具有降解纤维素作用的Bacteroidetes菌门次之;从细菌属水平分析反硝化脱氮单元以异养反硝化细菌Rhodocyclaceae(17.16％)和纤维素类降解细菌Treponema_2(10.78％)为主，硫铁脱氮除磷单元以硫自养反硝化细菌Thiobacillus(25.25％)和氢自养反硝化细菌Arenimonas(10.93％)为主。并结合XRD分析系统除磷过程发现水中的PO43-主要以FePO4、Fe3(PO4)2·xH2O和Fe3(PO4)3(OH)2等物质形式去除。可见，SCSC-S/Fe复合系统以异养反硝化脱氮作用为主，协同硫自养反硝化、氢自养反硝化作用将氮素去除;以化学除磷作用为主，生物除磷作用为辅。 本研究实现了低C/N比城市污水处理厂尾水高效反硝化脱氮同步除磷的目的，对于提高再生水品质及保障水生态系统安全具有重要意义。