河道水体等地表水体中的NO₃^--N污染已成为亟需解决的环境问题之一。在众多的脱氮技术中,硫源自养反硝化（Sulfur-based autotrophic denitrification,SAD）技术因低耗高效,适用于处理这种高氮低碳的水质。然而,温度是影响硫源自养反硝化性能的重要因素。本研究以河道底泥为接种驯化硫源自养反硝化,首先以硫代硫酸盐为电子供体,开展了两次序批试验:（1）培养硫源自养反硝化中温菌群,并通过连续降温以考察其对温度变化的响应;（2）分别驯化培养出适应中温和低温条件的高效硫源自养反硝化菌群。过程中对比分析了中、低温下的NO₃^--N去除效率和动力学差异,同时深入解析了中、低温下微生物种群结构的差异。在完成驯化后,将培养所得的硫源自养反硝化菌群接种到硫铁矿填充柱反应器内,开展了连续反应器的运行研究。主要得出了以下结论:（1）在第一次序批试验中,三个序批式反应器（A1、A2和A3）在30℃下运行10个周期,每个周期为3d。在进水NO₃^--N为100 mg/L、C/N=0的条件下,三个反应器表现出良好的平行性,最后三个周期内TN去除率分别达到了90.95±0.64%、91.37±3.75%和91.49±2.57%,均实现了良好的TN去除效果。动力学分析表明,温度在30℃、20℃、15℃和10℃下的NO₃^--N容积去除负荷分别为67.60 g N/（m³·d）、32.24 g N/（m³·d）、25.36 g N/（m³·d）和22.64 g N/（m³·d）,15℃和10℃时的去除负荷仅为30℃的37.51%和33.49%,说明温度降低对硫源自养反硝化中温菌群的NO₃^--N去除速率有明显的不利影响。（2）在第二次序批试验中,四个序批式反应器分别在30℃（B1和B2）和15℃（C1和C2）下运行15个周期,每个周期为3d。在进水NO₃^--N为100 mg/L、C/N=0.5的条件下,在运行末期,TN去除率在B1和B2中分别达到95.90±0.56%和96.96±1.63%,C1和C2达到了96.35±1.16%和96.45±1.61%,表明四个反应器均取得了良好的TN去除效果。动力学分析表明,四个反应器内的NO₃^--N去除负荷分别为80.16 g N/（m³·d）、77.52 g N/（m³·d）、66.48 g N/（m³·d）和83.04 g N/（m³·d）,15℃下的平均去除负荷为30℃下平均值的94.79%,表明经过筛选驯化后,分别成功获得了适应中温和低温条件的高效硫源自养反硝化菌群,其在中、低温下的NO₃^--N去除速率相差不大,且在15℃下适冷菌群的NO₂^--N的积累量更小。（3）对接种河道底泥和反应内培养污泥共计10个样品的高通量测序结果显示,在所有7个反应器中,硫杆菌属（Thiobacillus）均占主导地位（66.3-90.0%）。对OTU水平的群落结构分析得出,15℃下运行的反应器C1和C2中最主要的OTU是OTU223,分别占42.3和51.6%,其次是OTU204。而30℃下运行的五个反应器（A1、A2、A3、B1和B2）中的所有样品均由OTU596占主导,占总OTU的69.3%-73.4%。通过对基于OTU水平的PCA分析发现,3个接种污泥（S1、S2和S3）样品聚类到一起,30℃下5个反应器的污泥样品和15℃下2个反应器的污泥样品,则分别聚类到一起。河道底泥、30℃培养污泥和15℃培养污泥三组样本中的微生物聚类各自分离,表明将河道底泥经过15℃和30℃下的驯化后,在中温和低温条件下获得的微生物群落在菌种上呈现差异显著。（4）以第二次序批试验驯化末期的污泥作为接种,分别在30℃（R1）和10℃（R2）下建立了两个连续运行的硫铁矿自养反硝化反应器,在进水中NO₃^--N为20mg/L、HRT为24h的条件下开展工艺研究。采用硫源逐渐交替的形式,在反应器运行第一阶段,两个反应器的TN去除率分别达到88.82±3.1%和84.89±0.49%,表明两个反应器在接种驯化污泥后,在30℃和10℃均实现了较高程度的TN去除。研究结果表明,以河道底泥为接种进行富集筛选,可以得到具有高效反硝化功能的硫源自养反硝化菌群,对于河道等地表水体的NO₃^--N污染修复具有重要实际意义。此外,鉴于冬季河道水体的低温特性,本研究发现直接培养适冷的反硝化菌群是提高低温下硫源自养反硝化性能的有效手段。图32组,表18个,参考文献101篇。