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锰氧化菌是一类系统高度分化的微生物,具有氧化Mn2+,生成不溶的Mn3+/Mn 4+锰氧化物的能力。目前针对纯培养的锰氧化菌的研究较多,而对微生物群落的研究却很少。从实际应用出发,锰氧化群落比锰氧化纯菌具有更大的研究价值。本论文从辽东湾近海底泥中驯化得到锰氧化微生物群落。对得到的群落结构进行16S rRNA基因测序,并研究了不同培养条件对群落的生长量和锰氧化性能的影响,最后对群落产生的锰氧化物进行了表征。结果表明,驯化过程中,微生物群落结构发生改变。在门水平上,Proteobacteria的丰度体现出先下降后上升的趋势,在PJ1ini中占总细菌丰度的56.72%,而在PJ11mM和PJ12mM的群落中分别占35.1%和76.12%。微生物群落能够在Mn2+的浓度高达5 mM时,仍具有锰氧化活性;金属离子对群落的锰氧化性能具有不同的影响,Zn2+、Co2+等离子,不同程度的抑制群落的锰氧化性能,而Fe3+的加入,则能显著提高群落的锰氧化速度;在pH为7.0和盐度低于3.5%时,对微生物的生长和锰的氧化最有利。通过X射线衍射和N2吸附脱附等温线分析,确定了产物为无定型结构,其比表面积在31-41 m2 g-1之间。为了后续研究反应器中锰氧化群落/生物锰氧化物对重金属的去除效果,首先考察了群落产生的锰氧化物本身对重金属的去除情况。根据上述的研究得出Fe3+能够加速锰氧化微生物氧化的过程,因此,在培养锰氧化群落时加入了Fe3+。然后对得到的生物锰氧化物进行表征,结果表明,生物锰氧化物中含有C、O、N、Mn、Fe等元素,其比表面积为81.426 m2 g-1。随后研究生物锰氧化物对金属离子的吸附性能,结果表明,生物锰氧化物对Pb2+的吸附能力最强。红外光谱和激发-发射荧光光谱扫描结果发现,生物锰氧化物中的酰胺基团、羧基基团、类色氨酸和类芳香蛋白质成分参与了Pb2+的结合。热动力学结果表明,准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型能够很好的解释生物锰氧化物对Pb2+的吸附过程,最大吸附量为507.61 mg g-1,其对Pb2+的吸附是自发进行的放热过程,属于单层化学吸附。最后,尝试在反应器中富集锰氧化群落,原位产生生物锰氧化物,用于Mn2+的去除。构建了曝气生物滤池（BAF）反应器和移动床生物膜反应器（MBBR）,研究两种反应器对Mn2+的去除效果。研究发现,BAF反应器对Mn2+的去除效果一直不稳定,而且当BAF反应器发生生物膜脱落时,影响了出水水质。MBBR反应器在运行过程中对Mn2+的去除率一直维持在一个较高的水平,运行期间,对起始浓度为5.5 mg L-1的Mn2+的去除率可达86.53%,因此,MBBR反应器适合用于富集锰氧化菌,并在原位产生锰氧化物。