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生物降解是彻底消减环境污染物的有效途径之一,但传统生物处理工艺用于有毒污染废水净化时,通常存在菌群易中毒失活、系统崩溃失效、目标污染物难以去除等共性问题,导致这类废水往往难以达标排放。因此,构建稳定、高效的生物强化系统是此类工业废水处理的策略之一。氰化物和苯酚均为世界各国环境监测重点关注的优先污染物,在多种工业废水中同时存在,仅在焦化产业,我国含氰酚的废水每年排放总量将近3亿吨。由于氰化物和苯酚对微生物具有强烈毒害作用,对氰酚物质进行优先降解对生物处理尤其重要。本论文面向焦化废水处理,围绕高效降解菌源和固定化技术来构建生物强化体系,具体开展了以下5个方面的研究工作:（1）氰酚降解菌种的选育。以焦化工业废水为模拟对象,构建简单无机氰化物（包括游离氰根、硫氰根）和苯酚的筛选模型,从自然界中选育获得7株适用于高碱环境（pH 10.0）、并且能同时降解[CN-]根离子、[SCN-]根离子的降解菌。这些菌株均呈现优先降解氰的共性特征,[CN-]根离子降解率能达到80%以上,其中4株对[SCN-]根离子的降解率达到60%以上;其中1株产碱杆菌Alcaligenes sp.DN25能同时降解氰根、硫氰根、苯酚,对100 mg·L-1上述3个物质的降解率分别为98.4%、72.8%、81.6%。（2）氰酚典型降解菌株DN25的基本特性研究。从氰根、苯酚的生物降解机制出发,初步探讨了菌株DN25的氰、酚降解酶系,成功克隆了降氰酶（cyanide-degrading enzyme,cdE）和苯酚羟化酶（Phenol hydxoxylase,PH）的基因,并且发现铁离子对菌株合成氰、酚降解酶具有重要作用。菌株主要通过orhto-pathway邻位开环途径降解苯酚,产物有邻苯二酚、顺,顺-粘康酸、丁二酸等。研究降解进程发现,苯酚浓度大于100 mg·L-1时即对菌株产生抑制,当达到600 mg·L-1时菌株完全不能降解。而在氰酚共存的双底物情况下,菌株不仅能同时降解两种污染物,并且氰的存在促进了苯酚的降解,对600 mg·L-1苯酚,菌株7 d可降解完全,反映了对多污染物混合实际废水生物净化具有很好的应用潜力。研究认为,菌株能以氰根及其降解产物铵根离子作为唯一氮源、苯酚作为唯一碳源生长、增殖是促进其对苯酚降解的主要原因。（3）载体吸附与生物降解（Simultaneous Adsorption and Biodegradation,SAB）耦合体系的研究。基于对生物降解过程的传质分析,选择聚氨酯泡沫（Polyurethane foam,PUF）材料构建固定化耦合体系。以单底物氰体系为模型来研究其降解机制,结果表明,载体PUF可以物理吸附[CN-]根离子,在30℃、pH 8.0、120 rpm条件下测定所得最大吸附量值为5.78 g·g（PUF）-1。生物降解在该SAB体系中起主导作用,菌株在固定化之后,其降氰酶cdE的基因表达水平上调约40%。该SAB体系3 h对200 mg·L-1氰的去除率达到92.6%,显著高于载体单独吸附（23.3%）或者单独生物降解作用（58.2%）。分析认为,该SAB体系的协同增效主要归因于载体表界面的吸附作用可富集（ⅰ）菌株有利于促进其与氰根的接触;（ⅱ）氰根有利于激活降氰酶活;（ⅲ）营养物有利于菌株降氰酶的合成及表达等多方面因素。（4）PUF-固定化细胞SAB体系对单底物苯酚、双底物氰酚的去除研究。对单底物600 mg·L-1苯酚,游离细胞体系在增大1倍菌量的情况下,6 d只能达到42.5%的降解率,SAB体系120 h就能降解完全。在氰酚双底物条件下,SAB体系对氰酚的去除显著加快,完全降解相同浓度的苯酚只需58 h。研究发现,该SAB体系对双底物氰酚的去除同时存在3种协同作用:（ⅰ）载体PUF对氰酚的吸附协同作用;（ⅱ）载体吸附与生物降解的协同作用;（ⅲ）氰促进苯酚降解的协同作用。（5）PUF-固定化细胞SAB体系的放大研究。设计并运行工作体积为850mL的填充床形式的反应器,连续处理模拟氰废水进行放大实验。在进水[CN-]根离子浓度为203.72 mg·L-1、pH 8.0的条件下,逐步提高反应器的pH值至9.0,游离细胞反应器只能运行23 d即完全失效,而固定化细胞反应器稳定运行31 d的平均去除率达到91.5%,并且仍然具有降解活性。此外,将固定化细胞用于总氰浓度均值为60.8 mg[CN-]·kg（土壤）-1的实际氰污染土壤进行修复,结果表明,在增大1倍菌量的情况下,游离细胞体系8 d的总氰修复率为44.6%,而固定化细胞体系6 d的修复率可达到74.8%,展示了该SAB体系良好的运行稳定性和实际应用潜力。