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投加碳源是提高低C/N比污水脱氮效率的有效方法。常见甲醇、乙醇、乙酸等外加碳源,具有成本高且投加量难控制的缺点。因此,新型纤维素类农作物废弃物固态碳源应运而生,但未处理农作物废弃物因碳源利用效率低、反硝化速率低、出水有机物浓度高等不足而制约了其大规模应用。鉴于此,本研究采用超声波辐射、微波辐射和碱浸泡处理对丝瓜络、玉米芯、稻草这3种纤维素类废弃物进行预处理,制备成纤维素载体,研究其释碳能力、反硝化能力及反硝化规律等,并将其运用于MBR中,以考察其强化脱氮的效果。通过研究得出以下主要结论：(1)对丝瓜络、玉米芯、稻草3种木质纤维素废弃物原料进行超声波辐射、微波辐射和碱浸泡预处理,比较其COD释放能力、还原糖释放能力和反硝化潜力(DP),最终确定碱浸泡为最佳预处理方式。经2%NaOH浸泡24h,3种材料的COD释放能力和反硝化潜力分别从136mg/g<COD<178mg/g,112.04mg/g<DP<157.94mg/g提高到250mg/g<COD<323mg/g,233.82mg/g<DP<50.69mg/g。纤维素载体组分分析、扫描电镜分析和红外光谱分析表明,碱处理有效地去除了难生物降解的木质素,使纤维素组分含量提高,增强了其对酶的可及度。综合考虑,纤维素载体能够作为良好的缓释固体碳源。(2)传统MBR对TN的去除率有限。对照组、投加聚丙烯载体、投加0.4g/(L·d)乙醇碳源3组MBR的TN平均去除率分别为26.81%、36.05%、72.96%。这表明碳源是MBR工艺脱氮过程中的限制因素。当投加量为1.42g/d时,碱-稻草组MBR对TN的去除率达63.46%,TN平均出水低于城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准的控制浓度15mg/L。经动力学分析,碱-稻草组MBR中硝酸盐饱和常数为0.21,低于空白组MBR的1.82,更接近于单级反硝化进程。(3)合适的稻草投加量不仅不会增加出水COD浓度,反而促进了活性污泥的脱氢酶活性,碱-稻草组MBR污泥的脱氢酶活性为144.60 mgTF/(L·h),远高于对照组MBR的78.17 mgTF/(L-h)。在连续110d不排泥的实验条件下,碱-稻草组MBR中MLSS从初始7865mg/L上升到9466mg/L,并无发现堵塞、膜通量下降等不良反应。