水体富营养化是我国当今水环境面临的重大问题，氮素是主要的污染因子。现代污水脱氮技术中，许多污水生物脱氮研究工作都涉及到异养硝化/好氧反硝化过程，对异养硝化菌和好氧反硝化菌的脱氮作用的研究，是对传统硝化-反硝化理论的丰富与突破，有望克服传统处理工艺在处理效率与经济适用两方面的矛盾，实现废水高效而经济的脱氮。在脱氮技术应用研究中，固定化微生物技术以其特有的优点在废水处理领域引起了普遍的关注。优势细菌固定化以后，特别适用于环境废水的水质修复，无被流水带走之忧，也无为其他水生生物摄食之虑，更不会由于微生物进入水体造成二次污染，可在水域中长期稳定地发挥功效。因此具有异养硝化/好氧反硝化特性的微生物的筛选及优势菌的固定化技术的研究，对于污水脱氮具有重要的理论意义和应用价值。 本文从设置于太湖湖滨的宜兴农村生活污水生物脱氮除磷装置中分离出异养硝化菌株和好氧反硝化菌株，并对他们的脱氮条件、实际应用和固定化技术进行研究，为今后的实际应用及理论研究奠定基础。鉴于目前国内的脱氮工艺仍以传统A/O工艺为主，本研究还涉及到应用FISH技术检测人工湿地填料中的自养型硝化细菌及亚硝化细菌的时空分布规律及其影响因素，为调整传统工艺运行参数及脱氮作用机制的研究提供微生物学基础。 本研究结果如下： 1.采用极限稀释及平板划线分离法，分离到5株脱氮效果较好的硝化菌株，其中，硝化菌株YY4脱氮效果最好，脱氮过程中不产生亚硝酸盐，仅产生少量的硝酸盐及羟胺；菌株YY4脱氮过程中pH值明显升高，由7.0上升至9.0。菌株YY4菌株除了能够去除培养基中的氨氮外，还可以脱除硝酸盐和亚硝酸盐，且菌株的生长情况与硝酸盐和亚硝酸盐的降解情况一致。根据单因素及二次通用旋转组合设计方法确定异养硝化菌YY4最佳脱氮条件为：温度为30.0℃、pH值为10.0、摇床转速180r/min、C/N为11.99、氨氮浓度为100mg/L。将该异养硝化菌株接种于生活污水和化工废水中，研究结果提示，对于不同的污水应采取不同的措施，在采取相应的措施后，YY4对于上述污水均有较强的耐受能力及较好的脱氮效果。 2.通过富集培养及平板划线法分离出一株好氧反硝化菌株DLC4-3，以乙酸钠和琥珀酸钠作为碳源时，均具有较好的脱氮效果。硝酸盐初始浓度越高，菌株DLC4-3对硝酸盐的最终降解率越高；而亚硝酸盐则相反，即初始浓度越高，菌株DLC4-3对亚硝酸盐的最终降解率越低。菌株DLC4-3具有较强的小分子碳源依赖性，在外加乙酸钠的情况下，菌株DLC4-3对化工厂污水(NO<,3> N：85.57 mg/L)48h硝氮去除率超过85％。 3.固定化微生物技术去除污水中的氨氮研究结果显示：采用10％聚乙烯醇与0.5％海藻酸钠作为包埋剂，固定化小球综合性能最好，用于人工模拟污水脱氮处理时，小球未见破碎，人工模拟污水比较澄清，表明微生物被固定在小球内部，稳定的发挥脱氮作用。在最适条件下，与同等数量的游离菌比较，固定化菌脱氮作用较差，要达到游离组的脱氮效果，需延长培养时间，但是固定组培养基中游离出来的细菌量远远少于游离组，这在实际应用中将会大大减少污水处理中的污泥产量，并降低由微生物带来的二次污染。 4.FISH研究结果表明：硝化菌及亚硝化菌的生物量在时间上呈现先上升后下降趋势，与水温变化情况密切相关。人工湿地组合基质中上层(碎砖层)的硝化细菌和亚硝化细菌数量明显多于下层(细砂)；而煤渣基质分层现象远没有组合基质显著，这与基质组成及特性有关。沿流程方向上细菌数量的空间分布规律表明人工湿地基质中存在不同的活性功能区，前端是亚硝化反应功能区域，中部和后端为硝化反应功能区域。人工湿地中溶解氧的浓度水平与硝化菌及亚硝化菌的数量在统计学上无相关性，但却影响硝化细菌及亚硝化菌的空间分布，煤渣基质人工湿地中因溶解氧较为充足，硝化菌是优势种群；而组合基质人工湿地中溶解氧含量较低，则是亚硝化菌占优势。人工湿地中硝化菌及亚硝化菌生长繁殖关系密切，体现硝化作用的两个过程，但是人工湿地中亚硝化细菌数量与氨氮的去除效果之间，硝化细菌与总氮的去除效果之间在统计学上无相关性。