氮是所有生命体核酸与蛋白质必不可少的营养元素,也是维持水体生态平衡的重要物质。近年来随着我国城镇化以及工业化的迅速发展,随着城市规模日益膨胀以及人类活动的日益加剧,过量的氮不断进入自然水体,使得水环境中氮元素含量急剧增加,不仅破坏了水生生态环境,也严重威胁着人类的生存和发展,因此,寻求高效、安全的水体氮素净化技术已刻不容缓。当前,生态、生物方法是水体氮素修复的重要措施之一,被广泛用于水体氮素的修复。然而,研究发现单一的生物生态方法在应用到实际水体时存在诸多不足,根据待修复水域污染性质以及生态环境现状,进行多种技术方法的集成则是未来该技术应用于水环境生态系统修复的重要研究方向。基于此,本论文首先富集筛选纯化三种氮循环功能微生物（氨氧化细菌、硝化细菌、好氧反硝化细菌）,并通过包埋法制作固定化微生物小球,随后研究不同配比值、pH、接种量、碳氮比、温度、时间共6个因素影响下固定化微生物对氮素去除效能的差异,获得固定化小球的最佳反应条件等关键参数。基于该固定化微生物技术,分别构建三种单一系统（生态浮床系统、仿生植物系统、固定化微生物系统）以及这三种单一系统组合而成的复合系统（生态浮床+仿生植物复合系统、生态浮床+固定化微生物复合系统、仿生植物+固定化微生物复合系统以及生态浮床+仿生植物+固定化微生物复合系统）和对照系统,研究其在室内相同实验条件下各实验系统内理化因子和氮素浓度的变化,获得各实验系统对水体氮素去除效能的变化。最后通过野外实验,对复合生态系统的性能及其稳定性等进行进一步验证,从而为复合生态系统的推广应用提供改进策略。论文获得的主要结论如下:1、外界环境条件对固定化微生物对氮素的去除效能的影响显著。不同配比值、pH、接种量、碳氮比、温度、时间条件下,固定化微生物对氮素的去除效能变化明显。室内单因素研究结果表明,当氨化细菌:硝化细菌:好氧反硝化细菌的配比值为2:1:1时,对TN去除效率最高;当氨化细菌:硝化细菌:好氧反硝化细菌的配比值为1:1:2时,对NH₄⁺-N去除效率最高;初始pH7.0-8.0是本论文实验条件下固定化微生物的适宜pH环境。微生物的接种量对氮素的脱除起到积极的促进作用;此外,当碳氮比为12左右、温度为30-35℃,反应时间5天时,固定化小球对氮素的去除效能最佳。2、实验系统配置的差异对水体氮素的去除效能的影响显著。对构建的8个实验系统的水质进行动态分析后发现,水体DO、pH、温度以及TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N随实验系统的差异而有所不同。其中,实验60天中,各实验系统中的pH、温度间无显著性差异（p>0.1）,但各实验系统中的DO含量之间差异极显著（p<0.01）。对于氮素而言,8个实验系统TN值随实验时间呈现逐渐下降的趋势,而NH₄⁺-N浓度随实验时间呈现波动下降的趋势,表现为先以波动趋势缓慢下降,中期迅速下降,后期则处于较低浓度;而各系统内NO₃^--N浓度的变化则较为剧烈,部分实验组出现了NO₃^--N的累积,方差分析结果表明各实验组NO₃^--N浓度差异极显著（p<0.01）。实验结束时,三种技术构建的生态浮床+仿生植物+固定化微生物复合系统中呈现出最高的TN去除率,其次为仿生植物+固定化微生物复合系统和固定化微生物系统,而对照系统TN去除率最低,仅为53.44%。实验结束时,各实验组内氨氮浓度均保持在较低水平,氨氮去除效率达94.42%-99.52%,表明实验系统对氨氮具有较好的去除效果。对TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N去除率与理化因子之间做相关分析后发现,溶解氧是影响TN以及NH₄⁺-N去除率的关键环境因子。3、复合生态系统在野外自然水体应用中具有较好的稳定性。选择野外湖泊,对复合生态系统的运行稳定性及其运行效果进行了为期54天的验证性实验。研究结果证实,浮床植物在自然水体中生长良好,保持较强生命力;复合系统能耐受水位波动等外界条件的变化,其运行稳定性较强。此外,复合系统具有一定的景观效能,在野外应用具有可行性。