我国不少地表水厂存在持续性或季节性氨氮超标问题，而生物硝化是饮用水氨氮去除的主要可行途径。饮用水常规处理工艺对氨氮去除能力较差，因此本研究提出在常规工艺基础上通过在普通砂滤池上悬挂生物填料（生物填料—砂滤单元）以强化微生物硝化作用，进而提高氨氮去除性能。本研究通过系统中试试验对石英砂种类、填料种类和密度、滤速、进水氨氮浓度等不同条件下生物填料—砂滤单元去除氨氮性能进行评价，确定适宜的工艺条件与运行参数;此外，针对某采用氨氮和有机物同时超标水源的饮用水厂（某市DS水厂），对比了常规工艺和深度处理工艺不同单元对氨氮和有机物去除性能，并利用分子生物学技术对滤池中微生物群落结构进行了初步探讨。　　 研究显示，对于普通砂滤池，采用旧石英砂滤料（即水厂滤池中运行多年的滤料）较新石英砂滤料具有更为稳定的氨氮去除效果，在旧砂滤床上方悬挂生物填料自然挂膜后，氨氮去除率可提高80％以上。生物填料对生物填料—砂滤单元去除氨氮主要有两个贡献:首先，砂滤床上层生物填料负载的微生物具有硝化去除氨氮的作用，氨氮去除率最高可达17％;其次，增加生物填料促进微生物附着与生长，同时有一部分生物膜脱落至滤床中，从而增加滤床（尤其是上层滤料）微生物量，从而提高滤床对氨氮的去除效果。增加生物填料的滤池滤料中DNA浓度略高于砂滤池，进一步证实增加生物填料可促进微生物生长，并可强化提高滤床中微生物硝化作用以提高氨氮去除效果。　　 生物填料种类和密度对氨氮去除效果有一定影响。中试研究显示，悬挂弹性填料较组合填料可更好地提高生物填料—砂滤单元对氨氮去除效果，并增强抗冲击负荷能力，处理效果较稳定。生物填料悬挂密度对系统启动和运行效果有明显影响。增大生物填料悬挂密度可提高生物量，在进水氨氮浓度较高时具有良好的去除率，但系统启动时间较长;相反，降低填料悬挂密度导致系统生物量降低，在高浓度进水氨氮条件下氨氮去除率较低，但运行启动时间相对较短。砂滤过程中不同滤速条件下下氮形态转化规律未见明显区别，但高滤速时易出现亚硝酸盐积累。随着滤床深度的增加，DNA浓度逐步降低，从而使得滤池不同滤层上氨氮去除率存在明显区别。　　 某市DS水厂长期采用常规处理工艺进行处理，2011年完成深度处理改造。系统对比了DS水厂不同工艺单元对氨氮的去除效果，结果显示，预氧化+混凝+沉淀单元对氨氮平均去除率为27％，砂滤单元平均氨氮去除率约为29％;臭氧-活性炭运行初期对氨氮的去除能力较高（平均去除率为46.6％），但是随着系统运行时间延长，氨氮去除率明显下降，甚至低于20％;对活性炭出水进行氯化消毒，氨氮浓度进一步下降，平均浓度为0.06mg/L，满足国家饮用水标准限值要求。对砂滤池和活性炭池中DNA含量进行分析，两个体系下DNA含量均较高，说明砂滤池和活性炭池中均存在较高微生物量，利于氨氮去除;进一步采用Real-timePCR方法初步探讨了滤床内滤料表面微生物量和氨氧化菌含量，发现滤池中对氨氮转化为硝酸盐氮具有主要贡献的有氨氧化细菌和氨氧化古菌，其中氨氧化细菌占主导地位。