吡啶和喹啉是典型的含氮杂环化合物,被广泛地用于化工、医药、农药和印染等行业,具有“三致”特点且难生物降解。存在于自然水体中的吡啶和喹啉不仅对水生动、植物具有危害作用,对人类的身体健康也具有较大危害。若它们通过市政管网进入到污水处理厂时,还会对硝化反应产生抑制作用。目前利用生物强化技术加速难降解有机物的应用十分广泛,相比传统的生物处理法具有更好的针对性和更高的效率性,但针对生物强化菌所起的特定作用研究较少,因此采用生物强化技术加速吡啶与喹啉的生物降解并缓解其对硝化反应的抑制,同时探究相关机理具有重要的理论意义和应用价值。本研究首先以吡啶为研究对象,从吡啶驯化的活性污泥中筛选出降解吡啶的优势菌,经扩增培养后投加到活性污泥中,基于生物强化的原理探讨吡啶优势降解菌在加速吡啶生物降解中的作用。随后以城镇污水厂硝化反应为背景,针对含氮杂环化合物抑制硝化反应的特点,以喹啉作为研究对象,从喹啉驯化的活性污泥中筛选出降解喹啉的优势菌,富集培养后将其投加到含有喹啉的自养硝化系统,探讨喹啉降解菌如何通过加速喹啉的生物降解,缓解其对硝化菌的生物抑制,最后加速硝化反应的机理。具体研究内容和结果如下:（1）从吡啶或喹啉驯化后的活性污泥中分别筛选出了以吡啶或喹啉为唯一碳源和氮源的优势降解菌Z菌和H菌。通过16S r DNA序列分析和鉴定,Z菌为Comanonas testosteroni（睾丸酮丛毛单胞菌）;H菌为Rhodococcus rubber（赤红球菌）。（2）采用不同接种量的C.testosteroni和R.ruber分别对吡啶和喹啉进行生物降解实验。研究发现吡啶和喹啉最初的单加氧反应所生成的2-羟基吡啶（2HP）和2-羟基喹啉（2HQ）的进一步的降解是整个吡啶和喹啉降解中的限速反应。加大接种量可以加速2HP和2HQ的降解,从而导致吡啶和喹啉矿化速率的提高。（3）相比活性污泥,C.testosteroni单独生物降解吡啶的速率更快,但矿化能力不及活性污泥。当将C.testosteroni投加到驯化的活性污泥中,可以同时加速吡啶的生物降解和矿化的速率。这是因为C.testosteroni可以加速吡啶第一步的单加氧反应,使吡啶快速转化生成2HP和其它中间产物,而活性污泥能够更好地完成下游反应产物的矿化。通过将吡啶去除速率和矿化速率与干重归一化的计算方式,再次证明C.testosteroni和活性污泥的协同作用。（4）当喹啉存在于硝化系统时,硝化菌的生物活性受到抑制,NH4+-N的去除速率与NO3--N的生成速率分别下降了74.4%与74.3%。当将C.testosteroni与R.ruber单独或混合加入该硝化系统后,可以明显地加速硝化反应。这是因为它们可以消除喹啉对硝化细菌的抑制,使硝化反应快速恢复正常。相关机理是C.testosteroni与R.ruber加速喹啉的单加氧反应,消除了2HQ的积累。（5）相同的接种量下R.ruber的脱毒能力较强,C.testosteroni的脱毒能力较弱,并再次证明只有将毒性更高的2HQ完全转化或降解,消除对硝化细菌的毒性抑制,硝化反应才能快速恢复正常。（6）高通量测序结果分析,发现生物强化前后微生物群落多样性变化不大,均是优势菌群所占的比例较高。C.testosteroni投加到活性污泥后,使丛毛单胞菌属（Comanonas）的丰度提高,与吡啶快速去除趋势一致。C.testosteroni与R.ruber投加到自养硝化污泥后,使丛毛单菌属（Comamonas）与红球菌属（Rhodococcus）的丰度显著升高,与喹啉快速去除从而消除对硝化细菌的毒性抑制的结果一致。