随着水体富营养化的加剧及污水GNE-140价格达标排放要求日益严苛,研发高效的生物脱氮技术再度成为研究热点。利用生物质炭化制备生物强化载体去除水中的含氮物质不仅可以降低污水脱氮系统的压力,而且生物质具有来源广、吸附性能好的特点,在水污染物控确认细节制过程中表现出极大潜力。本研究对玉米秸秆生物炭进行孔隙调控与官能团调控的改性处理,通过考察不同改性生物炭的电子转移活性、反硝化效能,筛选获得最佳生物炭载体强化反硝化脱氮工艺并应用于低碳生活污水的脱氮研究,分析了生物强化工艺中主要反硝化功能菌的多样性和功能作用,为利用生物质炭材料推动强化反硝化脱氮处置工艺的升级发展提供理论依据和技术支持。本研究的主要结论有:(1)在300℃低温热解条件下制备玉米秸秆生物炭,通过孔隙调控与官能团调控进行改性,并对其进行SEM、N_2吸脱附等温线(BET)、FTIR表征。考察了不同改性生物炭强化生物反硝化作用效能,投加碱改性生物炭的反应器硝氮的去除率为60.8flow bioreactor4%,显著高于对照组(29.08%)硝氮去除率。(2)结合分子生物学与电化学指标发现,投加碱改性生物炭强化了微生物的电子转移活性(EDSA)、硝酸盐还原酶(NR)和亚硝酸盐(NIR)还原酶活性,分别提高了91.8%、17.06%和47.1%,从而强化反硝化作用;通过高通量测序发现投加碱改性生物反应器促进了Proteobacteria(变形菌门,19.29%)、Firmicutes(厚壁菌门,35.43%)、Chloroflexi(绿弯菌门,6.7%)、Bacteroidetes(拟杆菌门,5.88%)、Actinobacteriota(放线菌门,3.35%)等相关反硝化菌群成为反应器内的优势菌种,最终改变微生物群落结构,进而加快了反硝化反应速率。(3)以碱改性生物炭构建序批式强化脱氮系统,其脱氮效能受进水冲击负荷(C/N=5～11)、反应时间(HRT=6～10h)和p H(5～9)的影响较小,始终保持稳定的90%的硝氮去除率;系统C/N长期在8～3的逐渐递减的范围内运行,相比于对照组,当C/N=5时,强化系统可取得理想的总氮(90%)与硝氮(90%)去除效果,且在进水C/N=3时,总氮与硝氮的去除效率仍比对照组提高接近10%。(4)投加碱改性生物炭的序批式生物强化组中乳酸脱氢酶(LDH)活性比对照组降低近25%,微生物的衰亡量更少,从而提高了微生物的丰度。在序批式反应器中投加碱改性生物炭的反应器同样可以提高微生物的EDSA、NR、NIR的活性,进而促进脱氮。强化反应器中变形菌门、绿弯菌、拟杆菌、放线菌门等相关反硝化微生物的相对丰度增加提高了在低碳氮比环境下微生物的脱氮效能。