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亚硝氮（NO2--N）和氨氮（NH4+-N）是循环水产养殖系统（RAS）废水中普遍存在的两种含氮化合物,对养殖对象构成严重健康威胁。二者的去除依赖于硝化生物滤器性能,其中移动床生物膜反应器（MBBR）可高效去除RAS废水中的NO2--N和NH4+-N,其作用主体为生物填料表面生物膜结构。因此,MBBR生物填料特性研究至关重要。海绵生物填料（SB）因其重量轻、孔隙大以及抗冲击性能好,被认为是理想的生物质生长生物填料。然而,MBBR中SB处理RAS废水的动力学尚未得到深入研究。同时,SB生物膜组成和化学自养硝化细菌活性研究仍然不足,新型SB在MBBR处理海水RAS废水中发挥的作用也尚待探索。另外,海水MBBR硝化启动周期长问题仍未得到解决。针对上述问题,本研究旨在研究不同条件下新型MBBR在RAS中的硝化性能。因此,本研究内容和主要成果如下:1.首先选用了一种新型海绵填料作为MBBR生物膜载体,对其硝化反应水处理效应进行了研究。在实验室规模下,两组分别装有K5塑料填料（R1）和新型海绵填料（R2）的MBBR,在不同的水力停留时间（HRT）下同时运行了116天试验。结果表明,两组反应器的水处理效果均在HRT为6 h时表现最佳,R1的氨氮去除效率和硝化速率分别为86.67±2.4%和1.43 mg/（L.h）,R2的氨氮去除效率和硝化速率分别为91.65±1.3%和1.52 mg/（L.h）。通过微生物群落分析发现,硝化细菌群落中的优势菌属为Nitrosomonas（AOB）和Nitrospira（NOB）,并与异养菌属Hyphomicrobium、Mesorhizobium、Zhizhongheella和Klebsiella spp共存。此外,还采用了改进的Stover-Kincannon模型对两个反应器的氨氮去除动力学进行了评价,R1和R2的动力学参数Umax分别为0.909和1.111 g/（L.d）,KB分别为0.929和1.108 g/（L.d）,且相关系数（R~2）均高于0.98,表明该模型充分地描述了实验结果。2.针对MBBR挂膜快速启动的重要性及其存在的难题,本研究采取了一种基于壳聚糖天然污泥（CS@NGS）的新型接种方法,对其在淡水循环水养殖系统中MBBR挂膜的加速启动效应开展了实验研究。结果表明,CS@NGS对初始微生物的粘附和生物膜的形成具有十分显著的增强作用,可以使挂膜启动时间从20多天缩短至7天。进一步研究发现,壳聚糖中带正电荷的氨基中和了胞外聚合物（EPS）的羟基和羧基,减少了生物膜表面的负电荷,从而增强了微生物的初始粘附和生物膜积累。该实验中氨氮的去除率接近99.58?±?0.01%,亚硝酸盐的浓度低于0.03 mg/L。反应器性能与Nakamurella、Hyphomicrobium、Nitrospira、Paenarthrobacter、Rhodococcus和Stenotrophobacter属的细菌呈正相关。此外,定量聚合酶链反应（q PCR）结果表明,CS@NGS增强了amo A、nxr B、nir K、nir S、nar G和nap A等氮代谢相关功能基因的表达。总之,该项研究结果有助于快速启动生物滤池,从而有效地解决RAS养殖初期水体中氨氮和亚硝酸盐氮积累所造成的高浓度问题。3.在上述基础上,本文再对生物膜填料进行了两种改性,并研究其在不同盐度（12‰、26‰和35‰）下的硝化反应水处理性能。三组反应器（R1、R2和R3）的填料分别为未改性的新型海绵填料（SB,对照）、经草酸亚铁改性的新型海绵填料（C2Fe O4@SB）,以及经草酸亚铁和活性炭组合的改性新型海绵填料（C2Fe O4-AC@SB）。为期92天的实验表明,在高盐度条件下,R3的氨氮去除效率显著提高,为98.86±0.7%（p＜0.05）,而R2和R1分别为95.18±2.8%和91.66±1.5%。通过微生物群落分析发现,优势菌属为Vibrio、Ruegeria、Formosa、Thalassospira和Denitromonas,均为参与脱氮的专性嗜盐异养硝化细菌。总之,SB、C2Fe O4和AC的协同作用加速了生物膜的形成及增强了其结构的稳定性,从而提高了R3对海水RAS废水中含氮化合物的去除。总之,本研究对于移动床生物反应器硝化反应机理的进一步认识理解具有重要意义;对于硝化生物反应器技术的改进和提升,为研发快速挂膜启动、低成本、适用性强的新型生物膜填料研发提供了技术支撑。