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随着工业的快速发展,含高浓度氮、硫废水的排放量日益增加。这些废水若不及时处理直接排放,将会严重污染水体及其周边环境,并对人类健康造成威胁。在此背景下,本研究建立两套反应系统——自养脱硫反硝化系统和兼养脱硫反硝化系统,实现对水体中硫、氮和碳的同步去除。在两套反应装置内,改变进水底物中含氮物质,使反应系统从硝酸盐型逐渐转变为亚硝酸盐型,对比两套反应装置,分析含氮物质的类型及有机物对反应器效能的影响。实验结果表明:自养系统中,N02-利于S2-的不完全氧化,N03-/N02-为1/3时,反应器运行效能达到最高,S2-、NO3-和NO2-的去除率分别达到99.68%、98.26%和95.21%;但仅添加N02-且高负荷运行时,系统却无法正常工作;兼养系统中,有机物的投加使得亚硝酸盐型系统在高负荷条件下仍能高效稳定运行,对S2-、N02-和 TOC 的去除率分别达到 99.86%、94.08%和 87.95%。在反应系统运行不同时期的稳定阶段,提取自养和兼养两套系统活性污泥样本,通过Chao指数、Shannon指数、OUTs、门相对分布以及细菌在属水平上热图分析,探讨不同环境条件下微生物的群落特征;分析含氮物质的改变和有机物的加入对微生物群落结构变化的影响。结果表明:反应系统从硝酸盐型转变为亚硝酸盐型过程中,自养和兼养环境内微生物种类和丰度均有变化;各阶段微生物种类有明显差异;门水平上相对丰度较大的细菌有Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes和Chloroflexi;运行效能较好阶段相对丰度较大的功能菌有Thiobacillus、Thiovirga、Thauera和Geobacter;相比于含氮物质的改变,有机物的投加对微生物群落结构变化引起的影响较小。在反应器高效运行时期,分离、纯化培养系统内的功能性微生物,对纯菌株的脱氮除硫功能进行确认;通过16SrDNA测序、BLAST比对,制作系统发育树确认分离菌株的菌属。结果表明:分离出一株具有脱氮除硫功能的菌株,该菌株对S2-的去除率可达到89.20%,脱氮效率为48.21%。通过序列比对,确认该菌株为 Pseudomonas。