近年来地下水硝酸盐污染问题日益凸显,在还原菌的作用下硝酸盐会被还原成亚硝酸盐,食用后会造成人体中毒。现有的物理化学技术虽有一定效果,但存在成本高昂、产生二次污染、后续处理复杂等问题。氢基质生物膜反应器（Hydrogen Membrane Biofilm Reactor）,简称MBfR,是一种将自养生物膜技术与微孔中空纤维膜扩散氢气（H₂）有机结合的装置,它可以有效地利用H₂将氧化性污染物还原去除,有较好的发展前景,目前已在去除水中氧化性污染物方面有所应用。氢气压力与进水流速为MBfR运行过程中较为重要的两个调控因素,其不仅影响MBfR运行的高效性与经济性,同时均会对反应器内生物膜结构产生影响。通过搭建小型MBfR反应器,选取污水厂厌氧池中的活性污泥进行驯化,从而培养出能以氢气为电子供体,以NO₃^--N为电子受体并去除水中NO₃^--N的氢自养菌。通过添加微生物生长所必须的营养物质,使其在反应器内稳定生长繁殖,完成驯化。探究氢气压力与进水流速对NO₃^--N去除的影响,并在此基础上利用高通量测序技术探究进水流速与氢气压力对MBfR内纵向与横向的微生物群落的影响,并确定影响其去除效率的优势菌种及其相应的空间分布。为反应器维持稳定、持久、高效运行提供理论支撑。实验结果表明MBfR对降解水中NO₃^--N的浓度有明显作用效果。随着氢气压力增大,NO₃^--N去除率与降解速度均能获得提高,但持续增大氢气压力并不会使其去除率获得线性提高,考虑经济因素,反应器运行最佳的氢气压力范围为0.04⁰.06 MPa;此外,增大进水流速会降低NO₃^--N的去除率和降解速率,该反应器最适宜进水流速不宜超过2 mL/min。高通量测序分析结果显示:反应器中占主导地位的纲水平细菌为Gammaproteobacteria（γ-变形菌纲）和Alphaproteobacteria（α-变形菌纲）Alphaproteobacteria（α-变形菌纲）对氢气敏感性较强。属水平三个阶段占主导地位的菌属分别是Stenotrophomonas（寡养单胞菌属）,Bradyrhizobium（慢生根瘤菌）,Hydrogenophaga（氢噬胞菌）,Hydrogenophaga（氢噬胞菌）能加快对氢气的分解与利用。从纲水平与属水平上分析结果表明,在调控氢气压力阶段,当氢气压力为0.04⁰.06Mpa时,其优势菌种主要富集在进气口近端中空纤维膜上,随着氢气压力的逐渐增大,其富集区域逐渐由进气口近端向进气口远端变化,当氢气压力为0.10 MPa时,优势菌种主要富集于进气口远端中空纤维膜上。在调控进水流速阶段,其优势菌种在各流速条件下,均主要富集于进水口远端中空纤维膜上。从中空纤维膜水平方向上划分,越靠近中空纤维膜的生物膜越利于优势菌种生长。利用Speraman与CCA对各阶段样本进行环境因子分析,从而得出其在纲水平与属水平与样本和菌种的正负相关性,为反应器运行和微生物群落研究提供数据与理论支撑。