水产养殖模式的集约化会导致饲料的高投放与药物的高频使用,使得养殖水体中的重金属富集与营养盐残留现象更加明显,水中氮浓度超标和重金属污染成为了当今全球水产养殖水域中的两个特别引人注目的问题,对养殖业的可持续发展产生巨大威胁。当前养殖水体的环境污染问题已由单一污染向复合污染转变。近年来,对被污染的水体环境通常会采用微生物修复技术进行修复治理,由于其较为廉价、较易实施及易被公众所接受而成为关注的热点。而利用新型环境功能材料作为吸附质对污染水体进行修复也是目前常用的典型技术。本文以养殖废水中的无机氮和重金属铜的复合污染为去除对象,研究了基于改性玉米芯的生物反应器装置对养殖废水中无机氮-铜复合污染的去除效果,以期为水产养殖废水复合污染物的同步去除提供理论和技术支撑。本文通过实验所获得的主要结果可以概括为如下几方面:（1）对比了不同预处理方式对玉米芯的微观结构、碳释放及吸附能力的影响,通过实验得出:采用不同的预处理方法,玉米芯释碳量大小为柠檬酸处理组>碱处理组>磷酸处理组>对照组>水处理组,且对照组和磷酸处理组都表现为前期释碳量较大,而其他三组则表现为前期释碳缓慢,后期释碳能力强劲的特点;不同预处理对玉米芯吸附重金属的能力也表现出一定差异,不同改性方法对Cu²⁺的去除率大小为碱处理>水处理>柠檬酸处理>磷酸处理>对照组,其中通过碱改性的玉米芯对重金属铜离子的去除效果最显著,其去除率可高达99%以上,而对照组对Cu²⁺的去除率仅为27.5%;从玉米芯结构的扫描电镜图片可以看出,经不同预处理后,玉米芯结构发生了明显变化,对照组玉米芯表面光滑,结构紧密,孔隙较少,呈鳞状排列;经过酸改性的玉米芯表面粗糙不平,孔隙结构变大,表面出现一定程度的空洞损伤现象;经过氢氧化钠改性的玉米芯表面发生较大变化,结构破坏严重,孔隙率明显增大,表现粗糙程度显著,此结构更有利于微生物的附着繁殖,从而有利于形成生物膜。玉米芯表面粗糙程度大小为氢氧化钠改性>磷酸改性>柠檬酸改性>水处理>对照组。（2）通过单因素实验及响应面法研究了环境因子对玉米芯吸附能力的影响,通过实验得出:影响玉米芯对重金属吸附能力大小的三个主要因素分别为p H、温度和水体中Cu²⁺的初始浓度,同时应用Box-Behnken响应面优化设计得出,三个主要因素对玉米芯去除水体中重金属铜离子的影响大小为p H<温度<Cu²⁺初始浓度;通过响应面设计分析得到玉米芯作为吸附剂去除养殖水体中Cu²⁺的最佳条件是:p H=7,温度18.8℃,Cu²⁺初始浓度为0.4 mg/L,在此条件下,玉米芯对Cu²⁺去除率最高可达到86.65%,接近理论值（88.11%）,回归模型的P<0.0001,且失拟项P值为0.5838,说明此回归方程极显著,可用于分析玉米芯对养殖水体中铜离子的吸附。（3）建立了基于改性玉米芯的生物反应器装置,研究了新型耦合系统对养殖废水中氮-铜复合污染的同步去除效果,实验结果表明:在实验初期（0-30 d）,装置显示出去除复合污染的强劲势头,玉米芯对Cu²⁺的去除率一直保持在93%以上,对NO₃^--N的去除率始终保持在97%以上,对TN去除率也高于93%,对NH₄⁺-N去除率相对偏低,但仍高于54%,对TP的去除率最高达39%以上,最低值不低于36%;在实验中期（31-60 d）,玉米芯生物反应器对重金铜离子的去除率呈平稳中缓慢下降的趋势,但对NO₃^--N的去除率仍然超过88%,对TN和NH₄⁺-N的去除率也分别超过85%和40%,对TP的去除率仍不低于26%;在实验后期（>60 d）时,玉米芯反应器对重金属的去除率下降较快,玉米芯对NO₃^--N、TN、NH₄⁺-N和TP的去除率也呈现出降低的趋势,可能是玉米芯作为碳源较易分解利用的有机物已经消耗殆尽,反硝化碳源不足所致。