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生活污水及部分工业废水中氮磷含量居高不下、C/N过低导致传统异养反硝化生物脱氮效果不理想已经成为一个重要难题。自养反硝化是一种新型生物脱氮思路,可以使无机物作为电子供体将硝酸盐转换为一氧化二氮和氮气,其中以Fe~?为电子供体的自养反硝化铁细菌的发现是自养反硝化研究的一大突破,大大降低了废水反硝化处理过程的成本。基于传统生物脱氮工艺中反硝化阶段碳源不足情况,本文针对这一问题进行了研究。本文使用UASB反应器成功驯化出以Fe~?为电子供体的硝酸盐型厌氧铁氧化菌(NAIOM)污泥,同时探究了有机物、温度和Fe/N对NAIOM污泥的反硝化脱氮效果的影响,结果表明:在进水只投加Fe~?情况下,驯化45d左右的NAIOM污泥可起到较为稳定的反硝化脱氮的效果,但运行时间过长会出现Fe~?在UASB中积累沉淀,导致NAIOM无法和Fe~?接触,反应体系的反硝化效果急剧下降;有机物影响实验表明,少量的有机碳源可参与微生物主导下的Fe~?-Fe~?循环反应,间接增加了底物Fe~?在废水中含量,促进了NAIOM反硝化作用;温度对NAIOM影响实验,结果表明NAIOM污泥反硝化作用最适宜温度在30℃左右;采用调整进水Fe/N数值的小试试验研究Fe~?对NAIOM的影响,结果得出当Fe/N数值在2.34~3.51之间时,NAIOM污泥硝酸盐去除率为81%~89%之间波动。为了探究NAIOM污泥在实际应用的可行性,本研究将UASB中培养45d的NAIOM污泥,接种至培养有普通异养反硝化污泥ASBR反应器中,同时连续改变反应器进水C/N条件并投加Fe~?,以接种NAIOM污泥为时间界限对接种污泥前后的硝酸盐氮去除效果及其他指标进行对比,结果表明:硝酸盐氮去除率分别在C/N=3.42、2.28、1.71时为90.20%、85.12%、78.86%,ASBR反应器接种NAIOM污泥之后,较普通反硝化污泥分别提升了17.80%、24.59%、28.70%,促进效果较为明显,比较之下,碳氮比偏高时NAIOM协同Fe~?则对反硝化脱氮基本没有促进作用;针对混合污泥设计了最优Fe:C:N小试试验,结果表明:考虑实际应用和经济成本前提下,废水在C/N=3、Fe~?为15mg/L时,C/N=4、Fe~?为10mg/L,C/N=5、Fe~?为2.5mg/L时,硝酸盐氮去除率均可达85%左右,此时的废水Fe:C:N属于较为切合实际且比较理想状态。基于16SrRNA基因进行高通量测序分析,从微生物学角度对本次实验培养的NAIOM污泥及含有NAIOM的混合污泥样本进行物种多样性分析,结果表明:ASBR中含有NAIOM的混合污泥样本物种多样性总体高于UASB中所驯化的纯NAIOM污泥;从种群分类层次上进行分析,污泥样本中在门水平上的优势菌门均为Proteobacteria变形菌门,对聚类热图的分析结果可得出:整体比较可发现UASB组样本和ASBR组样本相似度相差较大,符合本次污泥样本取样的实际情况。