本试验筛选分离出1株能够同步脱氮除磷去除重金属的细菌H29,经16Sr DNA测序表明菌株H29为贪铜菌。研究了贪铜菌H29在不同条件下的同步去除重金属、硝酸盐和磷酸盐能力,以及环境因素对菌株H29去除重金属和脱氮除磷的影响。此外,制备了重金属吸附材料FCPC2生物活性炭,研究其在不同条件下对于重金属的吸附能力,以吸附过程进行了吸附动力学和热力学的研究。以制备的生物活性炭FCPC2作为填料,通过生物固定化技术建立生物膜反应器。研究不同运行条件下生物膜反应器对重金属、硝酸盐和磷酸盐的去除能力。在Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）四种重金属中,菌株H29对Cd（Ⅱ）的去除能力最强,去除率达80.23%;对Cu（Ⅱ）的去除次之,去除率为60.02%;对于Cr（Ⅵ）和Ni（Ⅱ）的去除率较低,分别为41.56%和47.89%。说明菌株H29对Ni（Ⅱ）与Cr（Ⅵ）没有明显的去除能力。而在在Cd（Ⅱ）（20 mg/L）存在的环境中,菌株H29对于硝酸盐和磷酸盐的去除率能分别达到79.26%和74.98%;而在Cu（Ⅱ）（20 mg/L）存在的环境中,菌株H29对氮磷基本没有去除效果,说明Cu（Ⅱ）的存在及其强烈的抑制了菌株H29包括脱氮除磷在内的生命活动。因此将镉作为主要研究的重金属对象。通过响应曲面确定菌株H29最佳条件为Cd（Ⅱ）浓度30mg/L,硝酸盐浓度55.20mg/L,磷酸盐浓度50mg/L,初始p H为7.0,C/N比为6.0。菌株H29对于氮磷镉的去除率分别为98.89%,75.23%和85.01%。在Cd（Ⅱ）存在的环境中,菌株H29表现出了生长滞后的现象,这是由于Cd（Ⅱ）的重金属毒性抑制菌株H29的生命活动。通过连续测定表明菌株H29对于硝酸盐的去除主要发生在24-60 h期间,而对Cd（Ⅱ）的去除主要发生在12-48 h期间。磷酸盐的去除是在整个过程中平稳发生的,磷的平均去除速率为0.34 mg L-1h-1。此外,Cd（Ⅱ）可以抑制H29菌株的反硝化,但可以促进磷酸盐的去除。对于Cd（Ⅱ）去除机理的研究,可以发现Cd（Ⅱ）被贪铜菌通过两种途径进行去除:第一种是培养环境中的有机碳被菌株H29利用消耗,转变为了二氧化碳,而二氧化碳和液体环境中的镉离子在菌株H29的生物诱导作用下反应形成了碳酸镉沉淀;另一种是当环境中含有镉离子时,镉的毒性对持续刺激菌株H29,随着镉的持续刺激,菌株H29会分泌含有多糖的胞外聚合物,产生磷脂。液体环境中的镉离子被胞外聚合物中的磷脂和磷酸基团协同络合捕获,形成生物诱导的磷-镉沉淀。这种含有多糖的磷镉沉淀被嵌入胞外聚合物或粘附在胞外聚合物表面,会导致更多的镉离子被胞外聚合物捕获,加速了Cd（Ⅱ）的去除。生物诱导的有机磷-镉沉淀的形成实现了菌株H29对Cd（Ⅱ）的解毒,以及对磷镉的同步去除。通过梯度试验确定生物炭的最佳的碳化温度为550℃,改性浓度为1.0mol/L和裂解温度为550℃,使得生物炭的吸附性能达到最佳。而对生物炭吸附过程的吸附动力学分析,表明生物炭对于Cd（Ⅱ）的吸附过程更符合准二级动力学模型,其中改性生物炭FCPC2吸附容量最高,达到18.73 mg/g。对于生物炭的吸附热力学分析结果表明,生物炭对于Cd（Ⅱ）的吸附更加符合Langmuir模型,说明Cd（Ⅱ）对于Cd（Ⅱ）的吸附主要为材料表面的单层吸附。而利用菌株H29和FCPC2建立的去除氮磷镉的生物膜反应器,通过15个阶段的运行确定反应器运行的最佳条件温度为30℃,C/N比为10,进水Cd（Ⅱ）浓度为30.00 mg/L,HRT为6 h,在此条件下反应器中出水硝酸盐含量为零,磷酸盐含量为2.00mg/L左右,在反应过程中基本没有亚硝酸盐的积累。稳定期内Cd（Ⅱ）的平均去除率分别为86.41%（单独细菌试验组A）和91.78%（细菌材料组合试验组B）。表明添加FCPC2的加入有助于生物膜反应器对Cd（Ⅱ）的去除。