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地下水是我国重要的饮用水水源,随着工农业的快速发展,地下水水质型缺水问题和地下水环境污染问题尤为突出,而现阶段中国城市化、工业化进程中,必须解决这一突出问题,以恢复生态环境和保护人类健康,推进生态文明建设。在《全国地下水污染防治规划（2011-2020年）》等相关法规的推动下,地下水污染防治工作得到快速推进,针对地下水中典型超标组分和污染物,开展经济、高效和生态安全型地下水污染控制与修复技术研究及其应用推广迫在眉睫。我国约70%的人口以地下水作为饮用水水源,铁、锰和氨氮是集中式饮用水水源（地下水）的主要超标组分。东北地区地下水普遍存在铁锰氨氮超标问题,因村镇布局分散、其供水方式往往以小型分散式供水模式为主。东北地区冬季时间长、气温低,传统的异位处理工程在工程成本、日常维护等方面存在一定不足,采用经济高效的原位处理工程,适用于东北村镇地区分散式供水,对于推动当地社会经济发展具有积极作用。基于以上,依托国家水体污染控制与治理科技重大专项课题《松花江傍河取水水质安全保障关键技术及示范》（2014ZX07201-010）,本文针对东北地区地下水中铁锰氨氮超标组分,开展高铁锰氨氮超标地下水原位吸附氧化处理技术研究。模拟地下水环境条件,进行铁锰氨氮吸附材料和氧化功能菌的筛选,并分析其吸附特性,开展原位吸附氧化模拟实验和场地验证性试验。该研究为铁锰氨氮超标地下水原位处理技术的完善和推广提供一定参考。通过本次研究,得到以下主要结论:（1）选择火山渣、沸石、锰砂、石英砂和活性炭进行铁锰氨氮吸附材料筛选实验,研究结果表明:火山渣对铁锰氨氮具有较好的去除效果,结合其轻质、来源广泛、经济等特点,确定火山渣为最佳吸附材料。火山渣对铁锰氨氮的吸附平衡时间分别为6h、10h和6h,火山渣对铁锰氨氮的吸附符合准二级动力学规律。pH值显著影响锰和氨氮的去除效果,碱性环境更有利于锰和氨氮的去除,硬度对铁锰的去除影响不显著,对氨氮的去除具有抑制作用。综合表征分析结果表明:火山渣是富含铁铝的硅酸盐材料,孔隙丰富、孔径分布范围以2.530nm为主,比表面积为3.069 m2/g。（2）筛选得到适宜于地下水环境条件的铁锰氨氮氧化菌。实验条件下,铁锰氧化菌去除铁锰的动态平衡时间约为75h,铁、锰去除率分别为80.4%-98.8%和30.1%-83.5%,当锰含量≥15mg/L时,锰氧化菌的生长受到抑制;氨氮氧化菌去除氨氮的动态平衡时间约65h,去除率为80.1%-98.4%;富集得到的铁锰氨氮氧化菌适应低温环境,常温条件下对其代谢活性影响不大;铁和氨氮氧化菌对于有机碳源选择性不强,而锰氧化菌对丁二酸盐表现出一定的选择性,当C/N为20-25时,铁锰氨氮细菌活性最强;场地地下水中铁锰氨氮氧化菌主要包括不动杆菌（Acinetobacter）、双歧杆菌（Undibacterium）、假单胞菌（Pseudomonas）、芽孢杆菌（Bacillus）、节细菌属（Arthrobacter）和短波单胞菌（Brevundimonas）等。（3）铁锰氨氮原位去除模拟实验研究表明:在实验条件下,当pH值为7.58.5、DO值≥5.5mg/L时,铁锰氨氮的去除效果较好。流量显著影响铁锰氨氮的去除效果,流量变化对锰去除的影响最明显,氨氮次之。铁锰氨氮的去除率随pH值的增大而增大,pH值对铁的去除影响最小,对氨氮的影响最显著。碱性环境有利于铁锰氧化物的生成,增加了体系对NH4+的吸附。提高溶解氧含量有助于铁锰氨氮的去除,Fe2+对溶解氧的争夺能力最强,酸性条件下提高溶解氧含量,对铁锰氨氮去除率的提高不明显。当滤料水力负荷为0.71t/（h·m3）,实验条件下,铁锰氨氮的去除率与出水流量存在一定的线性关系,即YFe（%）=-0.1782Q+96.303,YMn（%）=-0.4383Q+93.998,YNH4+-N（%）=-0.8866Q+87.408。原位模拟实验表明最佳反冲洗时间为6min,反冲洗出水浊度和铁锰氨氮含量分别为37.4NTU、0.037mg/L、0.032 mg/L、0.048 mg/L。（4）铁锰氨氮氧化菌能有效增强火山渣对铁锰氨氮的去除效果,模拟柱对铁锰氨氮的去除不仅仅依靠柱中火山渣的吸附和截留作用,铁锰氨氮细菌可以将低价铁锰和氨氮进一步氧化。在铁锰氨氮氧化菌强化作用下,当溶解氧含量大于4mg/L时,氧化菌的强化作用比较明显,铁锰氨氮氧化菌在偏碱性环境中对铁锰氨氮的氧化作用较强。铁锰氨氮氧化菌在30℃时具有较强的酶活性,Ca2+和Mg2+对铁锰氨氮氧化酶活力具有一定的促进作用,Pb2+和Ba2+对酶活力均具有明显抑制作用。铁锰氨氮氧化菌主要包括:丛毛单胞菌、突柄杆菌属和短波单胞菌属等,这些氧化菌为铁锰氨氮的氧化提供了条件。（5）场地验证性试验表明,本文设计的原位处理工艺对地下水中铁锰氨氮超标组分的去除效果较好,该工艺实现了地下水中铁锰氨氮超标组分的原位去除。原位处理最佳参数范围为:出水量4.0m3/h≤Q≤4.5m3/h,3.5m3/h≤曝气量≤4.0m3/h,7.5≤pH≤8.5。该原位处理工艺对地下水中微生物群落影响显著,地下水中微生物各门、种、属组成丰度发生了明显变化。综合效益分析表明:与传统异位处理相比,该原位处理工艺可节省处理成本0.21元/吨,节约水处理成本约15%,且原位处理具有节约土地资源、受环境温度变化影响小等优点,适用于东北村镇地区分散式供水。