本试验选取两株高效的锰氧化反硝化菌H-117（Pseudomonas）和SZ-28（Achromobacter）,研究了锰氧化反硝化菌去除重金属镉（Cd（Ⅱ））的能力、镉去除机理、生物反硝化特性、生物脱氮产物特性及环境因素对锰氧化反硝化菌去除重金属和反硝化特性的影响,以及混合养生物反应器对于镉,硝酸盐的去除特性。结果表明:（1）混合营养条件下,采用响应曲面法分析温度,初始锰（Mn（Ⅱ））浓度和镉（Cd（Ⅱ））浓度三个因素对菌株H-117去除Cd（Ⅱ）的影响。响应曲面结果表明在温度30.48 ℃,Mn（Ⅱ）浓度52.13mg·L-1,Cd（Ⅱ）浓度12.78mg·L-1时,菌株H-117去除Cd（Ⅱ）效率最高,达到85.67%。对Cd（Ⅱ）去除机理研究表明,菌株H-117氧化Mn（Ⅱ）所产生的MnO2和反硝化过程pH的上升是去除Cd（Ⅱ）的主要原因。通过气象色谱分析Cd（Ⅱ）对菌株H-117产气组分的影响,结果表明氮气是反硝化过程中的最终产物,且Cd（Ⅱ）会抑制氮气的释放并增加氧化亚氮的产生。通过基因扩增,XRD,XPS,SEM分析,表明Mn（Ⅱ）可被H-117氧化为MnO2,且Cd（Ⅱ）被吸附在MnO2表面。（2）研究了不同电子供体（零价铁（ZVI）,纳米铁（n ZVI）,二价铁离子（Fe（Ⅱ））,二价锰离子（Mn（Ⅱ）））对菌株SZ28去除水中硝酸盐及Cd（Ⅱ）的影响。结果表明,在不同电子供体条件下硝酸盐的去除速率分别为0.228mg·L-1·h-1（ZVI）,0.133mg·L-1·h-1（n ZVI）,0.309mg·L-1·h-1（Fe（Ⅱ））,0.234mg·L-1·h-1（Mn（Ⅱ））。用气象色谱分析在不同电子供体条件下菌株SZ28所产生的气体成分的变化,结果表明氮气是反硝化过程中的最终产物,并且在不同电子供体条件下,氮气的产生速率不同。并且在以ZVI和n ZVI为电子供体条件下,Cd（Ⅱ）对N2的产生有抑制效果明显,而在Fe（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）为电子供体的条件下,Cd（Ⅱ）对气体释放无明显影响。此外,对SZ28在不同电子供体条件下产生的可溶性胞外聚合物（EPS）进行分析,结果表明,由菌株产生的多糖含量最高,且Cd（Ⅱ）对多糖的产生影响不大。但是,培养基中Cd（Ⅱ）的存在使得菌株分泌的蛋白质含量增加。此外,研究了反硝化及锰氧化的机制,扩增出了参与反硝化过程的硝酸还原酶基因（nap A）和多铜氧化酶基因（cum A）。XRD,SEM分析表明在反硝化过程中,以ZVI为电子供体的沉淀产物为Fe3O4和Fe OOH;以nZVI为电子供体的沉淀产物为Fe3O4,Fe2O3和FeOOH;以Fe（Ⅱ）为电子供体的沉淀产物为FeOOH;以Mn（Ⅱ）为电子供体的沉淀产物为MnO2。通过XPS分析,表明Cd（Ⅱ）被吸附在各沉淀表面。（3）建立了Fe3O4@Cu/PVA混合养微生物反应器,研究了Mn（Ⅱ）浓度（10mg/L,50mg/L,90mg/L）,Cd（Ⅱ）浓度（10mg/L,20mg/L,30mg/L）和不同HRT（6h,8h和10h）条件对Fe3O4@Cu/PVA混合养微生物反应器脱氮及除Cd（Ⅱ）特性的影响。同时,以不加材料作为对照,研究材料Fe3O4@Cu/PVA对混合养微生物反应器生物脱氮及除Cd（Ⅱ）效率的提升程度。结果表明:在对照组中,当Mn（Ⅱ）浓度为40mg/L,Cd（Ⅱ）浓度为10mg/L,HTR为10 h时,反应器去除硝酸盐,Cd（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）的效果最好（硝酸盐去除率为100%,Cd（Ⅱ）的去除率为98.34%,Mn（Ⅱ）的去除率为93.61%）。与未添加材料的反应器相比,Fe3O4@Cu/PVA功能化材料固定化细菌混合养反应器的反硝化效率,Mn（Ⅱ）氧化率以及Cd（Ⅱ）去除率分别提高了6.72%,25.80%和10.08%。（4）制作了新型生物材料PPy@Fe3O4/PVA,并通过试验确定了材料与微生物结合处理污染水时PPy@Fe3O4/PVA的用量（300mg/L）及循环使用的次数,并采用SEM和XDR表征了PPy@Fe3O4/PVA的形态和晶体结构。采用Fe3O4@Cu/PVA固定化菌株SZ28,建立了混合养生物反应器,研究了Mn（Ⅱ）浓度（20mg/L,40mg/L,60mg/L）,Cd（Ⅱ）浓度（10mg/L,20mg/L,30mg/L）和不同HRT（6h,8h和10h）条件下对混合养生物反应器除镉及生物脱氮特性的影响。结果表明:在Cd（Ⅱ）浓度为10mg/L,Mn（Ⅱ）浓度为40mg/L,HTR为10h时反应器反应效果最好。其中硝酸盐去除率为100%,Cd（Ⅱ）的去除率为94.34%,Mn（Ⅱ）的氧化率为91.16%。