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硝酸盐是自然水体和生产生活废水中常见的污染物,硝酸盐污染不仅可能导致水体的富营养化,还对饮用水安全造成严重的威胁。生物反硝化在去除硝酸盐污染具有优势,特别是以硫铁矿物为底物的自养反硝化。本文以黄铁矿和硫化亚铁为主要基质,研究硫铁矿物自养反硝化作用的过程和规律,主要研究结果如下:（1）通过批式实验研究了菌株Thiobacillus denitrificans ATCC 25259以硫化亚铁和黄铁矿为基质的自养反硝化过程和影响因素。结果表明,菌株T.denitrificans能以FeS作为唯一电子供体还原NO3-,而以黄铁矿(30 g·L-1)作为唯一电子供体时几乎不发生自养反硝化反应。以FeS作为唯一电子供体时,菌株T.denitrificans能将NO3--N(30 mg·L-1)彻底还原为N2,同时,FeS中的硫元素经自养反硝化过程转化为SO42-,而铁元素与培养基中PO4-反应生成沉淀物Fe3（PO4）2·8H2O。通过对相关数据拟合发现NO3-和NO2-的还原过程遵循零级反应动力学（R2>0.93）,随着FeS加入量的增加,NO3-和NO2-的还原速率均增加,且中间产物NO2-的积累量增大。此外,初始pH值在57时,较低的初始pH值有利于该反硝化反应的进行,当初始pH值为5时,NO3-的还原时间最短。加入FeS量为20 g·L-1时,菌株T.denitrificans能够完全还原初始浓度为50 mg·L-1的NO3--N,但存在少量NO2-未被完全还原,初始NO3--N浓度增加至100 mg·L-1时,NO3-和NO2-均未被完全还原。（2）通过柱式反应器实验考察了不同硫铁基质反应器的自养反硝化性能,并分析了反应器中的微生物群落结构。使用不同底物驯化活性污泥并分别启动硫自养反硝化（SAD）反应器、黄铁矿自养反硝化（PAD）反应器和硫化亚铁自养反硝化（FSAD）反应器。结果表明,当HRT为21.6 h,进水NO3--N浓度为50.45 mg·L-1时,SAD、PAD和FSAD反应器中NO3-去除率的平均值分别为99.5%、70.0%和96.9%。对反应器的副产物分析发现,SAD和FSAD反应器的出水中均存在NH4+,PAD反应器的出水几乎无NH4+;SAD反应器的出水SO42-累积量最多且出水中含有S2-,PAD反应器和FSAD反应器的出水SO42-的积累量较少,且没有检测到S2-。在SAD和PAD反应器中,在属水平上丰度最高的微生物为具有自养反硝化功能的Thiobacillus,其占比分别为17.44%和22.68%;在FSAD反应器中,自养反硝化微生物Thiobacillus占11.2%,具有硫氧化硝酸盐还原功能的Azoarcus占比为7.39%。