微生物异化Fe（Ⅲ）还原是一种重要的生物与地球化学过程，异化Fe（Ⅲ）还原微生物即铁还原菌（Iron-reducingbacteria, IRB）则是实现这一过程的主体。IRB是厌氧环境中广泛存在的一类主要微生物类群，其共同特点是能够利用Fe（Ⅲ）作为末端电子受体，氧化电子供体并从中获取能量。由于微生物异化Fe（Ⅲ）还原过程可耦联有机物尤其是难降解有机物（如氯代有机物、偶氮染料、石化类有机物）的氧化降解、有毒重金属离子（铀、铬、砷等）的矿化及参与自然界中的氮/磷循环，近年来受到国内外环保工作者的广泛关注。同时，研究表明铁还原菌也是活性污泥的重要组成部分，该类微生物可占到活性污泥微生物总量的3%左右。因此，研究活性污泥异化铁还原过程及其脱氮除磷特性，对于强化污水处理系统中微生物异化Fe（Ⅲ）还原作用，提高污水处理系统对难降解有机物的降解效率，改善传统处理工艺脱氮除磷效果等有着重要的意义。本文以生物海绵铁体系中活性污泥作为菌源，采用恒温厌氧（兼性厌氧/严格厌氧）培养方式，考察了不同Fe（Ⅲ）对活性污泥异化铁还原的影响，同时考察了不同Fe（Ⅲ）条件下体系的脱氮除磷效果；重点研究了异化Fe（Ⅲ）还原耦合脱氮过程及其影响因素，并从热力学和动力学角度分析探讨了异化铁还原过程中的微生物-Fe-N交互作用机制。同时还对Fe⁰钝化膜的异化还原能力进行了研究，其结果为生物海绵铁体系中载体的原位再生提供了新的思路。研究得出如下主要结论：（1）活性污泥异化Fe（Ⅲ）还原微生物对不同形式Fe（Ⅲ）源的还原能力不同，更容易利用比表面积大的非晶体及易溶性铁（如Fe（OH）₃），无定形氧化铁（如氧化铁皮）通常较易被IRB还原利用，而对有稳定晶体结构形式的铁（如青矿、红矿）则较难利用。值得注意的是，不同Fe（Ⅲ）的异化还原过程伴随着明显的脱氮除磷现象，且体系对氮、磷的去除效果与Fe（Ⅲ）还原能力呈正相关。（2）2种条件（兼性厌氧/严格厌氧）下不同Fe（Ⅲ）还原体系对磷的去除效果具有良好的一致性，依次为：Fe（OH）₃＞氧化铁皮＞青矿＞红矿，其中严格厌氧条件下较好。富集培养至7d，Fe（OH）₃及氧化铁皮体系出水磷浓度均达到2mg/L以下，之后继续降低，最终达到0.5mg/L以下。结合异化铁还原除磷机理，可以证明，不同Fe（Ⅲ）表面吸附作用对TP的去除贡献较小，其主要作用为IRB驱动下的化学沉淀除磷。（3）体系对NH₄⁺-N、TN的去除明显滞后于TP的去除，相同培养条件下氧化铁皮体系脱氮效果最好，且严格厌氧条件下稍好于兼性厌氧条件。在此基础上，初始基质中无外加亚硝酸盐的前提下，不同进水负荷下的脱氮能力与Fe（Ⅱ）产生量呈正相关，由低到高进水负荷体系的累计Fe（Ⅱ）产生量逐次增高，容积总氮去除率也逐渐增大，其中以高浓度氨氮体系的Fe（Ⅲ）还原能力最好，至30d，Fe（Ⅱ）产生速率高达28.63mg/（L﹒d），同时NH₄⁺-N及TN去除率分别达90.61%和90.15%。此外，该过程发生NO－－2和NO3的短暂积累现象，说明厌氧环境中异化铁还原过程可偶联NH₄⁺的氧化。（4）从热力学角度分析，厌氧条件下异化铁还原体系中发生的铁氨氧化、厌氧氨氧化及NO₃^--依赖型Fe（Ⅱ）氧化反应是易发生且绝大多数位于Eh-pH图的Fe（Ⅱ）区域；不同反应体系中出水NH₄⁺-N、TN浓度的对数值（lnc）和培养时间（t）之间基本符合一级衰减动力学模式，模型拟合的相关系数（R²）在0.744⁰.971之间。IRB参与活性污泥中N素循环的交互作用机制可分为三个子过程，即Fe（Ⅲ）的微生物还原解离耦合NH₄⁺的氧化过程、厌氧氨氧化过程和NO₃^--依赖型Fe（Ⅱ）氧化过程。其中以IRB为主的微生物氧化还原过程对活性污泥中N循环起到了至关重要的作用。（5） Fe⁰钝化膜能够被铁还原菌很好的利用，兼性厌氧和严格厌氧条件下Fe（Ⅱ）产生速率分别高达88.67mg/（L﹒d）、98.69mg/（L﹒d），分别是氧化铁皮体系的441%倍和487%，同时对TP的去除率最终分别达到94.4%和97.1%以上，脱氮效果相对滞后，其中NH₄⁺-N去除率分别为78.1%、86.6%，TN去除率分别达到68.0%和76.1%。说明该过程对生物海绵铁体系中Fe⁰钝化膜有较好破坏作用。采用廉价、易得的环境友好型材料——氧化铁皮等作为Fe（Ⅲ）源，研究活性污泥铁还原过程协同脱氮除磷效果及作用机理，为改善传统处理工艺脱氮除磷效果提供了新思路。