随着我国城镇化和工业化的迅猛发展,各种废水的排放量也在增加。自2015年起,国务院通过了《水污染防治行动计划》,城市污水处理能力得到明显提升,一些重点河流流域和区域先后制定地方城镇污水处理厂污染物排放标准,除TN以外,各项水质相关指标几乎都能满足《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅳ类标准一样,因而可简称为“准Ⅳ类”标准,而随着高排放标准的出现,超净排放这个概念由此而出。超净排放中准Ⅳ类的含义就是除了总氮以外,其它各项指标都达到地表水Ⅳ类水。由此可以看出,总氮的达标排放成为各地方城镇污水处理厂为了提标改造的技术瓶颈,而总氮的达标又取决于硝酸盐的去除,即反硝化工艺。因为绝大多数污水处理厂的尾水中总氮主要包含硝酸盐。为了提高反硝化的效率,实现深度脱氮,本研究从生物强化和反应器两方面分别开展研究。生物强化方面,分别使用葡萄糖和喹啉作为电子供体,利用所筛选到的两株菌G菌和F菌,通过生物强化的方法分别进行硝酸盐的还原,并探讨了相关的机理。在反应器方面,采用本课题组开发的垂直折流式生物反应器（Vertical Baffled Bio Reactor,简称VBBR）,分别进行了小试和中试,在不同碳氮比条件下探讨其对反硝化速率的影响,并探讨了相关机理。本研究主要结果包括:（1）分别从葡萄糖和喹啉驯化的反硝化污泥中筛选出两株纯菌——G菌和F菌。经过形态学观察和16S r DNA序列进行分析,G菌最后确定为Comanonas testosteroni（睾丸酮丛毛单胞菌）,H菌确定为Rhodococcus ruber（红球菌）。（2）利用C.testosteroni的生物强化可以明显加速葡萄糖作为电子供体的反硝化速率,通过高通量测序发现提高了Comanonas（丛毛单胞菌属）中nir S基因的丰度,从而提高亚硝酸盐催化还原能力,加速整个反硝化的降解速率。（3）利用典型的含氮杂环化合物喹啉,作为反硝化反应的电子供体,将R.ruber加入喹啉驯化的反硝化污泥后,既可以加速喹啉的生物降解和矿化速率,同时硝酸盐和亚硝酸盐降解速率得到明显加速。虽然R.ruber可以在缺氧状态单独降解喹啉,但其本身不具有反硝化功能作用。R.ruber可以将喹啉中的电子释放出来供反硝化菌以驱动硝酸盐的去除。（4）采用VBBR反应器,可在COD/N比为3时实现完全反硝化。在6 h的反硝化过程中,溶解性COD在最初2h内几乎全部消失,但在随后的反硝化过程中,蕴藏于反硝化污泥中的碳源（COD）仍可提供电子供体驱使硝酸盐的持续去除。（5）VBBR反应器可以很好地隔绝溶解氧,从而可以利用VBBR反应器实现深度脱氮。