本论文主要进行海洋养殖循环水生物滤器生物膜的微生物种群结构与功能研究。在天津市海发珍品发展实业有限公司设计了6套100L的竹环填料生物滤器,并以点带石斑鱼、半滑舌鳎循环水养殖排放水为处理对象,在生产现场研究了竹环填料生物滤器处理低氨氮负荷海水养殖废水的运行效果以及生物膜挂膜阶段微生物群落变化规律。　　 (1)两种养殖动物的废水处理实验结果表明:点带石斑鱼养殖废水进水氨氮浓度0.96～1.35mg/L,氨氮去除率达到27～39％,挂膜需42d；半滑舌鳎养殖废水进水氨氮浓度0.38～0.53mg/L,氨氮去除率达到20～30％,挂膜需70d。另外,对生物滤器挂膜阶段和稳定运行阶段的氨氧化细菌数量(Ammoniaoxidizingbacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化细菌数量(Nitriteoxidizingbacteria,NOB)进行了测定,AOB的数量在点带石斑鱼和半滑舌鳎养殖排放水处理系统中分别达到104～105MPN/gmedia和103MPN/gmedia,NOB数量则分别达到104MPN/gmedia和103MPN/gmedia,并分析了温度、进水氨氮负荷、反硝化作用对半滑舌鳎养殖废水生物滤器亚硝酸盐积累现象的影响。　　 (2)以半滑舌鳎养殖废水为处理对象时,生物膜在挂膜70天后达到30％的氨氮去除效率,认定挂膜成熟。生物膜挂膜期间,选取了挂膜初期(10天,文库A)、挂膜中期(36天,文库B)、挂膜成熟期(80天,文库C)的生物膜样品,通过构建16SrRNA基因文库的方法,对生物膜微生物多样性以及微生物群落结构进行了分析。基于所测序列的基因型,选取了Shannons指数和Simpsons指数(1949)讨论挂膜期间生物膜的微生物多样性特征。文库A、B和C的Shannon指数分别为3.34、3.67和3.94；Simpson指数分别为0.94、0.94和0.97；Margalef丰富度指数分别为7.91、13.01和14.25。结果表明,随着生物膜的逐渐成熟,生物膜微生物多样性逐渐升高。生物膜的优势微生物种群在挂膜过程中呈现有规律的变化趋势,unculturedbacteria和Bacteroidetes分别从38％降至32％、18％降至7％,α-proteobacteria从22％上升至41％。在生物膜挂膜后期,Denitromonas(文库B中占2％)和Nitrospira(文库C中占3％)出现在微生物群落结构中。根据微生物的功能分析,推测微生物群落结构逐渐从COD降解种群演化为脱氮种群。另外,硝化作用、异养氨氧化作用、反硝化作用都在生物滤器脱氮过程中发挥作用。　　 (3)另外,从处理海洋养殖循环水的生物滤器生物膜中分离到1株具有好氧反硝化活性的细菌(菌株2-8),该菌株的16SrRNA基因序列与PseudomonassegetisFR1439T(AY770691)的相似性最高,达到99.9％,因此初步鉴定菌株2-8属于假单胞菌属(Pseudomonassp.2-8)。研究了2-8在不同的碳源类型、起始pH、NaCl浓度、C/N、培养温度和摇床转速(控制溶解氧水平)条件下的好氧反硝化活性。结果表明,碳源类型和C/N对其好氧反硝化作用影响显著,以柠檬酸钠为唯一碳源,C/N为15时脱氮率较高,低C/N容易导致亚硝酸盐积累；其反硝化最适宜的温度和pH值分别为30℃和7.5；2-8菌株氧耐受浓度较高,在160r/min摇床培养的条件下脱氮效果最好；Nacl浓度对其反硝化能力影响不明显。在初始硝酸氮浓度为140mg/L,以柠檬酸钠为唯一碳源、C/N为15、pH为7.5、NaCl浓度为30g/L的反应体系中,培养温度为30℃且摇床转速为160r/min时,2-8在48h内脱氮率可达92％且无亚硝酸盐积累。