本试验研究铁还原菌在不同铁源情况下的同步去除重金属和硝酸盐能力,以环境因素对铁还原菌去除重金属和脱氮特性的影响。建立了新型固定化反应器,研究其对重金属和硝酸盐的去除特性。柠檬酸铁为铁源时,铁还原菌对Cd（Ⅱ）具有一定的去除能力。在Fe（Ⅲ）浓度为50.00 mg/L,Cd（Ⅱ）浓度为 10.00 mg/L,硝酸盐浓度为 15.00 mg/L 时,Cd（Ⅱ）的去除率为76.75%,硝酸盐的去除率可达到100%。在固定化反应器的填料中加入Fe3O4粉末,探究其对Cd（Ⅱ）和硝酸盐的去除能力的影响。结果表明填料中加入Fe3O4粉末有助于提高Cd（Ⅱ）和硝酸盐的去除率。在进水Fe（Ⅲ）浓度为50.00 mg/L,Cd（Ⅱ）浓度为10.00 mg/L和HRT=12 h时,试验组A（填料加铁还原菌）和试验组B（填料加铁还原菌加Fe3O4粉末）中Cd（Ⅱ）的去除率分别达到82.32%和95.76%,硝酸盐去除率均达到100%。采用高通量测序的方法,对生物反应器的不同试验组的微生物群落组成和结构进行分析,分析结果表明菌株CCI在整个反硝化过程中发挥着主导作用。硫酸亚铁为铁源时,选择Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）作为去除对象。环境因素试验表明,随着Fe（Ⅱ）浓度浓度的升高,Cd（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）和硝酸盐的去除率也随之升高。在Fe（Ⅱ）浓度为 15.00 mg/L,Cd（Ⅱ）和 Ni（Ⅱ）浓度为 10.00 mg/L,硝酸盐浓度为 15.00 mg/L时,Cd（Ⅱ）的去除率为86.65%,Ni（Ⅱ）的去除率为57.86%,硝酸盐的去除率为100%。此外,不同的接菌量（5%,10%,15%和20%）和C/N 比（C/N=2,4,5,6和8）对Cd（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）和硝酸盐的去除也有影响。接菌量为10%和C/N比为5时,Cd（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）和硝酸盐的去除效果最好。采用响应曲面分析pH（6.00,7.00和8.00）,Fe（Ⅱ）浓度（10.00,20.00 和 30.00 mg/L）和 Cd（Ⅱ）（Ni（Ⅱ））浓度（10.00,30.00 和 50.00 mg/L）对Cd（Ⅱ）（Ni（Ⅱ））和硝酸盐的去除率影响的研究中,响应曲面结果表明pH为8.00,Fe（Ⅱ）初始浓度30.00 mg/L,Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）初始浓度10.00 mg/L时,Cd（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）去除率最高,为 96.83%（Cd（Ⅱ））和 90.63%（Ni（Ⅱ））;pH 为 6.37,Fe（Ⅱ）初始浓度22.35 mg/L,Cd（Ⅱ）初始浓度10.00 mg/L时,硝酸盐去除率为95.79%;pH为6.57,Fe（Ⅱ）初始浓度21.37 mg/L,Ni（Ⅱ）初始浓度10.00 mg/L时,硝酸盐去除率为91.79%。对Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）去除机理研究表明,Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）的去除是由于铁还原菌反应生成的沉淀,反硝化过程中pH的升高以及微生物胞外聚合物的分泌共同作用的。其中起主要作用的是微生物沉淀的吸附。根据XRD和XPS对微生物沉淀的分析可知,微生物沉淀主要成分为FeOOH,且在XPS光谱可观察到Cd（Ⅱ）峰和Ni（Ⅱ）峰的存在,证明了生物沉淀能对两种重金属进行吸附去除。分别建立β-CD@EDTA@Fe3O4（β-CD-β环糊精）生物反应器和PDA@EDTA@Fe3O4（PDA-聚多巴胺）生物反应器,研究Fe（Ⅱ）浓度,Cd（Ⅱ）浓度,Ni（Ⅱ）浓度和不同HRT对两组反应器去除Cd（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）和和硝酸盐的性能的影响。研究表明:在β-CD@EDTA@Fe3O4生物反应器中,Fe（Ⅱ）浓度为15.00 mg/L,Cd（Ⅱ）浓度为10.00 mg/L,HRT为10 h时,反应器去除Cd（Ⅱ）和硝酸盐的效果最好。未加材料的试验组A的Cd（Ⅱ）的去除率为83.70%,,硝酸盐的去除率为93.42%,加材料的试验组B中,Cd（Ⅱ）的去除率为94.37%（提高了 10.67%）,硝酸盐的去除率为100%（提高了 6.58%）。在PDA@EDTA@Fe3O4生物反应器中,在Fe（Ⅱ）浓度为20.00 mg/L,Ni（Ⅱ）浓度为10.00mg/L,HRT为10h时,反应器去除Ni（Ⅱ）和硝酸盐效果最好（添加材料的试验组B中Ni（Ⅱ）的去除率为92.55%,硝酸盐去除率为100%）。与未添加材料的试验组A相比,Ni（Ⅱ）的去除率提高了 19.46%。Cupriavidus sp.CC1在该生物反应器中为优势菌种。