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随着社会经济的快速发展,海产品养殖及其加工业的规模不断扩大,产生的废水量也逐渐增多。该类高盐废水中含有大量的含氮污染物和有机物,若不及时处置会给海洋环境带来极大危害。本研究通过微生物强化的方法将兼养反硝化反应引入至高盐度环境中,采用人工强化海水处理系统对海产品养殖及其加工废水中的氮素及碳素进行协同处理:应用连续搅拌反应器驯化异养反硝化菌,并通过调整水力停留时间的方法提高微生物异养反硝化系统的处理负荷,研究其在无盐到高盐环境下的碳、氮代谢特性,以及C/N对异养反硝化反应的影响机理;考察自养菌在无盐到高盐环境转变时的硫、氮代谢特性,以及盐度对自养脱硫反硝化反应的影响机理;采用循环流人工强化海水处理系统,基于异养反硝化与自养脱硫反硝化反应的协同作用,实现海产品养殖及加工废水中含氮污染物及有机物的同步去除,并采用高通量测序法分析系统内微生物群落结构变化特征,并将之与碳、氮、硫物质的去除情况进行对比,明确海水处理系统内碳、氮、硫的反应途径及代谢机制。取得的主要研究成果如下:(1)耐盐自养/异养微生物的三种驯化方式中,高盐(30 g/L)驯化效率>低盐至高盐(2g/L-30 g/L)驯化效率>无盐至高盐(0 g/L-30g/L)驯化效率,在兼养环境下宜采用高盐方式驯化活性污泥,以获得具有高效耐盐反硝化能力的微生物;(2)异养反硝化系统内,C/N为5时,N02-及COD去除效率最高,分别可达99.9%和99.0%;自养脱硫反硝化系统可承受高达80 g/L的盐度,NO2-去除率最高可达99.4%,但盐度降低过程对微生物的影响大于盐度升高过程;当HRT分别为8h和32h时,异养反硝化系统与自养脱硫反硝化系统的污染物去除效果最好,N02-去除负荷分别可达0.4 kgN/(m3·d)和0.044kgN/(m3·d),前者处理效能高于后者,兼养环境下宜采用低HRT方式;(3)人工强化海水处理系统采用低负荷方式启动,运行初期,NO2-及S2-均有较好的去除,因自养脱硫反硝化作用会生成SO42-,导致系统中S042-累积,COD去除率较低。提高污染物负荷过程中,异养反硝化与自养脱硫反硝化共同利用N02-,随着异养反硝化微生物活性增强,自养脱硫反硝化作用减弱,导致S2-去除率出现波动。随系统中SRB大量繁衍,其丰度增强,S042-还原作用增强,产生大量的S2-,超过自养脱硫反硝化作用可利用的S2-上限,导致出水中大量S2-累积,此时系统中已不需外加S2-维持自养脱硫反硝化作用。沿水流方向,进水底物不断降解,使得处理系统内微生物相邻两个位置的优势菌属部仅有部分相同,首尾处差异较大,不同位置处四个相同的优势菌属分别为:Desulfuromusa、Litoreibacter、Thermovirga和Hyphomicrobium。当进水中 NO2-与 SO42-同时存在时,有机物首先与SO42-发生反应;当S2-与COD同时存在时,NO2-首先与S2-反生反应。