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本实验针对自养-异养联合反硝化脱硫技术（DSR工艺）在处理实际不同S/N水质工业废水时遇到的技术瓶颈,尝试引入微量的氧气作为调控手段,并开展了微氧强化DSR处理不同S/N废水的机制研究,开发出应对解决由于进水S/N波动而使得DSR工艺崩溃的技术策略。课题首次通过微氧来补充强化DSR工艺处理不同S/N废水,实验分别模拟实际极端高、低S/N比废水,首先从去除效能上判断,微氧是否可以作为一种有效手段来解决这一难题。然后分别研究仅氧气作为电子受体和仅乙酸盐作为电子供体以及高S/N废水的DSR条件,合并拟合说明,氧气对DSR中各个物质去除途径的强化。此外,通过分子生物学手段分别研究了,氧气环境条件对微生物群落变化和功能基因响应的影响,从基因表达层面反映出氧气对于不同代谢途径的影响。最后,从去除效能、代谢途径、电子平衡、群落结构和功能基因相结合,解析出微氧强化DSR工艺的作用机制,为工程应用实践提供技术指导。研究表明,氧气确实可以作为一种有效的手段,来调控不同电子供、受体之间的竞争,使之处理实验适应不同S/N废水的处理。但是,氧气浓度是DSR工艺中核心调控因素。在低氧气浓度条件下（<0.0.030mM）,氧气抑制了异养反硝化使得乙酸盐去除效率下降。高浓度氧气浓度条件（>0.122mM）则会导致自养和异养反硝化的两个阶段基本上完全受到抑制,硝酸盐去除速率下降,同时硫化物主要被转化为硫代硫酸盐,而非生物单质硫。在水相中传质氧气浓度为0-0.122mM之间,硫化物、硝酸盐和乙酸盐的比去除速率分别高达3.187、3.897和0.432mM/g-VSS·h,这也说明污染物始终能保持很高的去除速率而实现高效去除,此浓度范围定义为“微氧强化区间”。而在氧气浓度介于0.030-0.091mM,氧气的介入促进了硫化物和乙酸盐的快速去除,而并未对硝酸盐产生影响,同时又极大提高了生物单质硫的和合成量与合成率,因此定义为“最佳微氧”条件。从生物群落方面,随着氧气浓度的增加,Azoarcus和Alishewanella、Stappia属的丰度分别增加了10.1%、12.3%、6.8%,而Thauera属的丰度从79.7%下降到55.0%,整整下降了24.7%。这就说明氧气的加入促进了异养反硝化属Azoarcus和好氧反硝化属Alishewanella、Stappia,而抑制了异养反硝化属Thauera,因而推测Thauera、Azoarus和Alishewanella属内的部分微生物,可能和乙酸盐的兼性氧化和硫化物生物氧化相关。从功能基因角度,氧气加入后,SQR和SoxB基因表达丰度分别增加了38.6%、60.4%,反之narG、nirS、nirK和nosZ基因的表达分别下降49.7%、42.2%、53.7%、83.6%,而napA和cnorB基因始终在4.9%之间波动。这意味着氧气促进了SQR基因和SoxB基因的表达,而抑制了narG、nirS、nirK和nosZ基因的表达,但对napA和cnorB基因并无太大影响。并且硫氧化基因表达丰度比值SQR/SoxB呈现出趋势和单质硫合成变化趋势基本一致,因此SoxB基因可能和硫化物生物氧化到硫代硫酸盐之间存在正相关,SoxB基因可能控制合成硫代硫酸盐。此外,从反硝化功能基因cnorB/nosZ值从1.058增加到12.702,该上升趋势说明氧气对N2O还原阶段抑制远大于对NO还原阶段的抑制,因而系统中可能导致潜在的N2O积累排放。此外,本文对氧气介入前后以及不同氧气环境下,DSR体系中的电子平衡进行了研究。加入氧气后,体系内电子缺失率由0.4%增加到51.1%,这也意味着电子不平衡现象越来越明显,因此DSR体系本身中存在除氧气和硝酸盐以外的额外电子受体。微氧介入后的系统电子不平衡现象,促进了对DSR工艺代谢和内在电子传递的深度理解,同时拓展了在污水处理中,甚至是自然界地球生态系统中,对微氧或有氧条件下硫氮碳协同代谢认识的新视野。针对工程化应用前景,面对实际水质波动变化的含硫含氮高COD废水,合适浓度微氧的引入,确实可以调控电子竞争、缓解负面抑制、促进污染物去除,消除进水S/N波动变化对处理效果的不利影响,突破传统厌氧条件下的技术瓶颈,弥补DSR工艺的不足,扩大此工艺在未来实际中的工程应用,具有较强的工程开发潜力和技术实践价值。