含氮杂环芳烃化合物（Nitrogen Heterocyclic Compounds, NHCs）的典型废水是焦化废水，它是一类高氮、高毒和强生物抑制性的工业废水，其中的吡啶、喹啉和咔唑又是氮杂环芳烃的代表性污染物，并均具有“三致”效应。焦化废水的处理工艺常用传统的生物处理法，而氮杂环芳烃等有机物在此工艺中处理效果不佳。因此，焦化废水的处理长期以来都是我国工业废水处理的难题。相对于化学法、高级氧化法、物理法等处理方法，传统的生物处理仍具有其特殊的优势，如无二次污染物产生，排水毒性低，投资和运行费用较低等。因此，生物法处理焦化废水仍然具有竞争力。本研究的目的是：利用复合菌剂生物强化降解含氮杂环芳烃废水，解析其共降解机理，探索降解过程中毒性物质的复合毒性变化规律。研究内容包括：从实验室菌种库中优选比较高效菌种，并复配一种复合菌剂；将复合菌剂用于模拟焦化废水和实际焦化废水的降解，研究复合菌剂的降解机理和系统微生物的结构变化，并解析含氮杂环芳烃废水降解过程中遗传毒性变化规律；探讨降解过程中水质指标、系统微生物和遗传毒性的关系。本研究优选出4株高效细菌，分别是Paracoccus sp. BW001（吡啶降解菌）、Shinellazoogloeoides BC0026(吡啶降解菌)、Pseudomonas sp. BW003(喹啉降解菌)、Pseudomonas sp. BW004(喹啉降解菌)、Pseudomonas sp. BC039和Pseudomonas sp.BC046(咔唑降解菌)。并将4株菌制成菌液，按菌密度OD602值的比例BC026：BW00：BC039：BC046=0.10:0.10:0.05:0.05，配制成复合菌剂M19。对比4株单菌与复合菌剂M19对单基质（吡啶或喹啉或咔唑）或三基质（吡啶、喹啉和咔唑共存）的降解，复合菌剂M19对吡啶、喹啉和咔唑均有较强的降解能力，且共基质情况下降解效率有所提高，实验结果显示：单菌完全降解单基质吡啶需要12.1h，复合菌剂完全降解单基质吡啶和复合基质中的吡啶分别需要10.1和14.2h；单菌完全降解单基质喹啉需要9.8h，复合菌剂完全降解单基质喹啉和复合基质中的喹啉分别需要6.2h和4.2h；单菌降解90%的单基质咔唑需要超过21.7h，而复合菌剂降解单基质咔唑和复合基质中的咔唑需要20h，由此可知M19复合菌剂的综合优势表现为快速的同步降解能力。通过跟踪分析M19中的喹啉降解基因qorL和咔唑降解基因carAa，发现两个基因在NHCs降解过程中得到保持；通过分析M19对复合基质的降解中间产物，发现其对喹啉的降解与BW004降解喹啉的路径一致，其中间产物为2(1H)喹诺酮和8-羟基香豆素。由此说明M19中4株降解菌之间没有产生直接联系,均独立作用于各自的目标污染物。利用M19对模拟废水（只含有共基质的吡啶、喹啉和咔唑）和实际焦化废水进行降解，对其水质、微生物和遗传毒性变化进行研究。发现M19对模拟废水和实际焦化废水中的吡啶、喹啉和咔唑均实现100%的去除；TOC、COD等水质指标有所下降；通过PCR扩增功能基因和DGGE技术对实际焦化废水的微生物群落结构进行解析，发现经过M19复合菌剂生物强化的处理系统中，喹啉降解基因qorL和咔唑降解基因carAa稳定表达，而微生物的群落结构和多样性发生变化；通过彗星实验对遗传毒性进行分析，利用彗星率、彗尾DNA百分比（TailDNA%）、尾长（TailLength）和尾矩（TailMoment）数据结果表征遗传毒性。数据比较得出，控制组的数据稍高于实验组，说明M19强化后的系统遗传毒性有所减弱。最后对水质指标、系统微生物和遗传毒性进行冗余分析（RDA，Redundancyanalysis）来阐述它们之间的关系。发现模拟废水中的遗传毒性指标TailDNA%、TailLength和TailMoment均与吡啶、喹啉和咔唑的浓度有关，进一步证明了三类物质能共同造成细胞的DNA损伤；而实际焦化废水处理的结果表明，彗星率与部分含量较高的污染物如苯酚等的浓度有关，TailDNA%、HeadDNA%、TailLength和TailMoment与主要污染物的浓度无直接关系，可能与降解过程产生的中间产物联合作用有关，此外复杂的焦化废水水质也可能与其有关。综上所述，复合菌剂M19对吡啶、喹啉和咔唑有较为高效的降解能力；在M19降解实际焦化废水过程中，改变了系统微生物群落结构和提高了系统中微生物的活性，降解了主要的含氮杂环芳烃有机物，并对焦化废水的遗传毒性降低起到了一定的作用。