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含氮杂环化合物(NHCs)主要来源于焦化废水、印染废水和制药废水等,其中典型化合物——喹啉、吡啶和吲哚,这些物质属于致癌、致畸、致突变物质,并且结构复杂,可生化性差,因此常规的生化处理方法难以彻底降解。工业废水有机物种类复杂,例如酚类有机化合物约占焦化废水的60%~90%,NHCs在去除时必会受到苯酚等有机物的影响。因此,研究苯酚与NHCs共基质特性显得十分必要。本文选取喹啉、吡啶、吲哚作为的典型含氮杂环化合物,分别探讨与苯酚共基质条件下的短程反硝化降解特性,并利用高通量测序分析降解三种底物的优势菌群。通过长期连续的小试实验和大量批次实验,得到如下主要结论:1、分别在不同温度值20℃、25℃、30℃、35℃和40℃情况下,测定有机物苯酚、喹啉、吡啶、吲哚降解率。结果表明:以喹啉和苯酚、吡啶和苯酚为碳源时,短程反硝化最佳反应温度为30℃。以吲哚和苯酚为碳源时,短程反硝化最佳反应温度为35℃。2、分别在不同p H值6.0、7.0、7.5、8.0和9.0的情况下,测定苯酚、喹啉、吡啶、吲哚降解率。结果表明:以喹啉和苯酚、吡啶和苯酚、吲哚和苯酚为碳源时,短程反硝化最佳反应p H值均为7.5。3、改变NO-2-N浓度,以喹啉和苯酚、吡啶和苯酚、吲哚和苯酚为碳源在短程反硝化体系中,得到最适COD/NO-2-N分别为3.5、7、5。4、苯酚对喹啉的生物降解有促进效果,并且随着苯酚浓度的升高,促进作用更加明显。苯酚对吡啶的生物降解有抑制作用,并且随着苯酚浓度的升高,抑制作用会减弱。苯酚对吲哚的生物降解有抑制效果,并且随着苯酚浓度的升高,抑制作用会增强。5、采用零级反应方程对苯酚存在条件下,喹啉、吡啶、吲哚的降解进行线性拟合,拟合曲线与实验测定值相关性良好,求得方程参数。单基质喹啉、吡啶、吲哚降解速率常数分别为0.0040 h-1、0.0050 h-1、0.0046 h-1;添加低浓度苯酚时,喹啉、吡啶、吲哚的降解速率常数分别为0.0045 h-1、0.0039 h-1、0.0039 h-1;添加高浓度苯酚时,喹啉、吡啶、吲哚的降解速率常数分别为0.0048 h-1、0.0041 h-1、0.0030 h-1。6、研究反硝化过程中,电子供体(喹啉和苯酚、吡啶和苯酚、吲哚和苯酚)和电子受体(NO-2-N)的降解规律。采用双底物Monod微分方程对COD、NO-2-N的浓度变化进行拟合,得到最大比反硝化速率分别为0.0048 h-1、0.0067 h-1、0.0031 h-1;亚硝态氮半饱和常数分别为1.36mg/L、0.66 mg/L、5.29 mg/L;有机物半饱和常数分别为78.77 mg/L、76.35 mg/L、84.61 mg/L;难降解因子分别为43.60mg/L、38.61mg/L、45.95mg/L。7、通过Mi Seq高通量测序技术,分析短程反硝化体系中不同碳源驯化的活性污泥在高COD/NO-2-N时优势菌群的结构和功能,得到结论:以喹啉和苯酚为碳源微生物群落具有最大的细菌种类个数和最丰富的多样性,吲哚和苯酚次之,吡啶和苯酚最低。微生物种群在苯酚存在条件下,缺氧短程反硝化过程中降解喹啉、吡啶、吲哚的优势种属为长绳菌属(Longilinea)、Bellilinea、Ignavibacterium、丛毛单胞菌属(Comamonas)、Solitalea、Levilinea、陶厄氏菌属(Thauera)。