生物絮团（Bio-floc）通过微生物氨化、同化、硝化、反硝化等多种生化反应的相互作用脱除养殖水体含氮污染物。现有基于生物絮团技术（Bio-floc Technology,BFT）的水产养殖系统,往往通过外加大量碳源的方式,促进异养微生物快速生长,以确保有害物质快速降解。此方式碳源消耗大,且溶氧波动剧烈,养殖经济成本高。养殖排放水的氮负荷与养殖密度、投喂量及养殖生物氮收支密切相关,而生物絮团对养殖水有害氮素的处理性能,直接影响着系统养殖产量。本研究用序批式反应器（SBR）,以好氧-缺氧交替运行的方法,进行生物絮团低C/N驯化培养,对驯化成熟的生物絮团进行了菌群结构和相关氮代谢通路分析,考察其无机氮去除性能,初步研究了养殖水有机氮负荷对生物絮团氮去除性能的影响。研究结果对生物絮团在水产养殖水处理中的应用具有重要的现实意义,主要研究结果如下:以序批式反应器对生物絮团进行240 d的低C/N驯化培养,培养过程中逐步降低碳源添加量,调节C/N从15降至7.9,NH₄⁺-N低于0.5mg/L,NO₂^--N低于0.1 mg/L,NO₃^--N低于57 mg/L,SVI不高于60 mL/g,生物絮团活性良好,沉降性能优良。在C/N为7.9,且水质稳定的情况下,利用高通量测序技术得到生物絮团的宏基因组数据（431534条高质量DNA序列）,发现絮团微生态系统中可检测到39个门类、48个纲、223个属,生物多样性丰富。其中,变形菌门是最重要的优势菌门,占比达48.72%。低C/N驯化的生物絮团中,氮代谢功能基因比例为0.9%。氮代谢通路中,氨化编码基因最丰富,占比37.77%,其余依次为反硝化酶、氨同化、硝化和固氮的编码基因,分别占比28.99%、20.92%、11.14%和1.18%。于序批式反应器考察低C/N驯化的生物絮团在无外加碳源和碳源充足时的无机氮去除、NO₂^--N积累、碱度消耗等情况,综合评价其自养硝化（Autotrophic Nitrification,AN）和异养硝化-好氧反硝化（Heterophic Nitrification-Aerobic Denitrification,HN-AD）及缺氧反硝化（Anaerobic Denitrification,AnD）效能。结果表明,低C/N驯化的生物絮团具有较高的AN活性和HN-AD活性,对NH₄⁺-N去除率分别高达97.1%和100%,AnD的NO₃^--N脱除率高达100%。氨氧化过程为AN的限速步骤,比氨氧化速率为13.17 mg/（gVSS.d）,小于比亚硝酸盐氧化速率（29.2 mg/（gVSS.d））,HN-AD的比氨氧化速率达40.28mg/（gVSS.d）,约为AN过程的3倍,AnD的比硝酸盐氮还原速率为475.74 mg/（gVSS.d）。因为同步硝化反硝化的存在,HN-AD的碱度消耗（3.34 g碱度/gNH₄⁺-N,以CaCO₃计）小于AN（4.30 g碱度/gNH₄⁺-N）,且HN-AD的TIN损失率高达53.69%。HN-AD的NO₂^--N积累较高,最高达2.62 mg/L,积累率为46.37%,AN的NO₂^--N最高仅0.47mg/L,积累率为3.31%。本研究为生物絮团定向驯化及其在水产养殖水处理中的应用提供理论参考。接种低C/N驯化培养的生物絮团于有效体积2 m³的跑道式系统,通过不断提高跑道系统中的有机氮（饲料）添加量,有机氮负荷从7.91gTON/kgMLSS·d逐步提高到78.47 gTON/kgMLSS·d,研究有机氮负荷对中试跑道式生物絮团系统氮去除性能的影响。结果表明,各负荷实验过程中,水质质量良好,每日NH₄⁺-N在0.5 mg/L上下波动,NO₂^--N不高于0.1 mg/L,NO₃^--N不高于6 mg/L。生物絮团在有机氮的转化去除过程中,最高消耗COD和碱度分别为279.44 mg/L和38.54 mg.L,占比64.45%、18.93%。随着有机氮负荷的提高,水处理时间的延长,7 h内水质均能达到稳定状态,稳定后的水质可满足生物絮团罗非鱼养殖要求。