氮元素是水产养殖水体中较常见的一种限制初级生产力的营养元素,对水产养殖影响巨大。养殖水体中积累的氨氮和亚硝态氮对水产养殖生物可造成巨大危害,其影响不容忽视。本论文围绕水产养殖废水生物脱氮这一主题,对异养硝化微生物的分离及其脱氮性能、亚硝酸还原酶基因的克隆及其工程菌构建等多个方面展开了研究,结果分述如下:（1）异养硝化菌的分离及其氨氮去除能力的测定从杭州四堡污水处理厂活性污泥中筛选得到3株异养硝化菌株。菌株ZY-1、ZY-2、ZY-3分别鉴定为弯曲芽孢杆菌（Bacillus flexus）、蜡状芽孢杆菌（Bacilluscereus）及铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）。3株异养硝化菌对氨氮和总氮都有较好的去除能力,且在去除过程中只有少量氧化氮积累,具有进一步研究利用的价值。（2）三株异养硝化菌的脱氮特性研究菌株ZY-1、ZY-2和ZY-3在好氧条件下对亚硝态氮具有非常好的去除效率,48 h内基本能将65 mg/L的亚硝态氮完全去除,对总氮的去除率也分别达到84.83%、83.42%和92.22%。将3株菌接入含有硝态氮的培养基中进行厌氧培养,结果显示,菌株ZY-1、ZY-2和ZY-3具有较强的反硝化能力,72 h内的硝态氮去除率分别为99.42%,99.31%和96.26%。结合3株菌对3种不同形式的氮的去除能力,推测菌株ZY-1、ZY-2和ZY-3具有同步硝化-反硝化能力,其脱氮途径为:NH₄⁺→NH₂OH→NO₂^-→NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂。菌株ZY-1在好氧条件下的氨氮去除能力稍逊于其他2株异养硝化细菌。对其脱氮条件包括培养基起始pH、接种量、摇床转速、培养温度等优化后,菌株ZY-1生长能力和脱氮能力都得到了大幅度提高。（3）亚硝酸还原酶基因脱氮工程菌的构建及应用利用生物工程手段,将菌株ZY-3内的亚硝酸还原酶编码基因（nirS）转移至E.coli BL 21中并成功进行了表达,构建了工程菌株pET-28a-nirS-E.coli BL 21ZY-4。该菌对模拟及实际水产养殖废水中的亚硝态氮具有较好的去除能力,并且能利用氨氮作为氮源,将水体内的氨氮同化去除。工程菌株与异养硝化菌株ZY-1及ZY-2组成的混合菌群对于模拟的和实际水产养殖废水均具有很好的处理效果,对氨氮和亚硝态氮的去除效率较高,在实际的养殖废水处理中有一定的应用前景。