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煤化工废水中含有大量的有毒有害污染物,以酚类物质和氨类物质为主。经生化处理后,出水中残留的部分酚类及含氮杂环类物质,增大了高级氧化、反渗透等后续处理的难度及成本。因此,建立稳定、高效的生化处理系统是保证后续处理工艺平稳运行、实现废水“零排放”的关键。基于以上背景,本文研究了降解菌、藻类对酚类物质的降解性能,并构建菌藻共生系统,对生化好氧降解的废水进一步处理,通过污染物组成分析、菌群结构及功能分析,明确菌藻共生系统对污染物的降解机理,进一步强化细菌对废水中难降解污染物的去除。主要研究内容如下:（1）从煤气化废水中筛选出一株高效苯酚降解菌H2-2,经鉴定为红球菌,研究了红球菌H2-2对苯酚和对甲酚的同步降解,包括苯酚和对甲酚的降解、抗氧化酶活性,苯酚羟化酶和邻苯二酚-1,2-双加氧酶的基因表达,菌株H2-2对苯酚和对甲酚的耐受性均为1000 mg/L。当对甲酚初始浓度为300 mg/L,苯酚初始浓度小于500mg/L时,两种污染物均能被完全去除。苯酚羟化酶和邻苯二酚-1,2-双加氧酶的基因表达在48 h达到最高水平。降解后的溶液生物毒性和超氧化物歧化酶活性显著降低,但苯酚浓度大于500 mg/L时,苯酚和对甲酚的降解均受到抑制。（2）研究了小球藻对苯酚和对甲酚的共代谢特性,包括小球藻对酚类和氨氮的去除率、抗氧化酶活性和苯酚羟化酶活性。小球藻可降解苯酚和对甲酚的最高浓度分别为800 mg/L和400 mg/L。在共代谢过程中,对甲酚初始浓度为300 mg/L,低浓度苯酚（100 mg/L）可显著促进对甲酚的降解,同样,对甲酚又可促进高浓度苯酚的去除。在共代谢过程中,苯酚羟化酶和抗氧化酶活性增强,从而提高了小球藻的抗毒性和降解能力。氨氮去除率约为60%,酚浓度变化对氨氮去除率无显著影响。NaHCO3作为小球藻的外源营养物质,能够提高苯酚羟化酶活性,进而增强苯酚和对甲酚的共代谢作用。（3）利用移动床生物膜反应器构建菌藻共生系统,分析菌藻共生系统对煤化工废水处理的效果。对煤化工废水的组成、废水中污染物的降解情况、反应器中微生物群落组成及变化、氮循环和酚降解相关基因的分布进行研究。研究表明,经两级好氧处理后,煤化工废水的水质明显改善,对照组好氧反应器出水COD、氨氮和总氮的去除率分别为66.25%、51%和62.01%,而菌藻反应器出水COD、氨氮和总氮去除率为70%、63%和58.71%。可见菌藻共生系统更有利于COD和氨氮的去除。GC-MS和ESI FT-ICR MS分析结果表明,相较于对照组,菌藻共生系统能够促进高分子量CHO和CHON杂环类可溶性污染物的进一步降解,使污染物向低碳数、低DBE、高氧原子数的方向转化。三个反应器中,菌藻共生反应器填料表面微生物最为丰富,且微生物群落丰度也较高。在对照组中,Ferrovibrio、Xanthobacter、Methyloversatilis是优势菌种,在菌藻共生反应器中,Sphingomonas、Pseudomonas和Rhodococcus是优势菌种。功能基因分析表明,三个反应器的水样和填料中的微生物群落均有降解苯酚及杂环、稠环等污染物的潜力,而在菌藻共生反应器中杂环、稠环等污染物降解效果较好。