偶氮染料是合成染料的最大组成部分,在印染、食品、造纸和化妆品等行业大量应用,因此它们也大量的排放于这些废水中。水体的偶氮染料污染不仅会引起环境美学的问题,而且对水生动植物和人类也具有很强的毒害性。生物处理一直以来是公认的环境友好的处理方法,因此它一般作为偶氮染料废水的处理的首选方法。本研究的重点是利用甲基橙作为目标偶氮染料,对偶氮染料生物处理进行了一系列的深入研究。利用序批式厌氧污泥反应器(ASBR)对甲基橙染料进行了厌氧脱色还原研究。该反应器可在一个水力停留时间内几乎完全脱色处理甲基橙染料负荷为1.5g1-1day-1的模拟偶氮染料废水。厌氧污泥对甲基橙的饱和吸附能力可达到36±1mg g MLSS-1紫外/可见分光光度计和高效液相色谱分析表明厌氧污泥对甲基橙的吸附和脱色降解作用几乎是同时发生的。由于厌氧污泥对甲基橙染料具有可观的吸附量,我们在此基础上建立了包含吸附和脱色在内的两段准一级降解动力学,并且在不同条件下验证了改动力学的准确性。利用ASBR考察了甲基橙在不同因素下(初始染料浓度,电子供体,盐浓度)的脱色动力学研究。研究发现高盐浓度对甲基橙的脱色具有明显的负作用。由于一级动力学不能够反应抑制类型和水平,因此我们利用莫伦特(Monod)方程来表征盐浓度对生物处理的抑制作用。通过计算得出,最大脱色速率(Rmax)随着盐浓度由0g l-1提高到40 g-1,Rmax从92.6降到了17.2 mg 1-1 h-1,而半饱和常数Ks的值变化无规律性且变化范围不大。我们得出这种Rmax和盐浓度的负相关作用,即盐浓度对偶氮染料脱色降解是属于非竞争性抑制的,抑制动力学常数(KI)通过计算等于3.67g-NaC11-1。为了深入对偶氮染料的研究,我们利用纯种菌株对甲基橙染料进行了脱色机理方面的研究。我们成功的从ASBR中筛选出了GS-4-08菌株,并利用它来考察甲基橙脱色研究。通过革兰氏染色,扫描电子显微镜(SEM)和16S rRNA基因分析,确定该菌株是产酸克雷柏氏杆菌(Klebsiella oxytoca GS-4-08)研究发现该菌不仅具有良好的脱色性能,而且具有强大的产氢能力。它可以把促进偶氮染料降解而添加的电子供体高效的转化为氢气。该菌株最佳的降解条件确定为pH=7.0,温度=35℃,ED=蔗糖(20mM)。在该菌对甲基橙的厌氧脱色过程中可将ED发酵生成氢气和其他能源物质如：乙醇,乙酸等。同时转化效率并不随着染料浓度的升高而降低,因此该菌株在进行甲基橙偶氮染料脱色过程中,不仅可以避免挥发性脂肪酸的大量积累,同时也能做到一定的能源回收。此外我们也对菌株GS-4-08的共脱色和产氢途径进行了分析。依附在细胞膜上的丙酮酸脱氢酶主要功能是生成NADH2.这个系统中的氢化酶和一些其他的脱氢酶主要是用于产氢,而偶氮还原酶是作为最终的偶氮键还原酶。在葡萄糖糖酵解过程中产生的NADH2和脱氢酶是作为电子供体通过电子传递链转移到偶氮还原酶上,从而促使偶氮键的破裂。这一电子传递机理也解释了糖类和丙酮酸这一类处于糖酵解顶端底物比糖酵解的末端产物(乙醇、乙酸、甲酸和氢气)作为碳源能够更有效的促进菌株对偶氮染料脱色速率。