城市污水处理厂在运行过程中，会面临一些突发事故，如菌体大量死亡，有毒有害物质泄漏致使污水处理中出现硝化功能崩溃现象。由于硝化细菌相对于其他微生物世代时间长、对环境变化敏感、生长缓慢，因此硝化功能的恢复需要很长时间。当硝化功能崩溃时若不采取及时补救措施，污水厂会因排放水质不达标而造成经济损失，同时还会对环境及人类健康产生危害。本研究旨在污水厂主体工艺之外修建一个小体积的硝化菌旁路富集系统，该旁路系统的运行独立于主体工艺，适用于污水厂主体工艺调整后的再启动或硝化功能崩溃时的补救，可以大幅度缩短污水厂硝化功能启动或系统硝化功能发生崩溃时的恢复时间。本研究的主要内容有以下4方面：（1）污泥中硝化菌快速富集技术研究。采用MBR反应器，在一定条件下纯无机高浓度氨氮连续进水，进行硝化菌的富集。研究结果显示经过为期160天的连续富集培养，污泥硝化活性（OUR）达到250NH4+-N/L·h左右，是普通污泥活性的50倍。出水氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐氮很低，基本检测不到。（2）硝化菌保藏方法研究。通过对比普通活性污泥与富集后的具有较高活性的硝化污泥保藏效果，研究发现：普通硝化污泥中含有较多的异养菌，硝化菌是严格好氧菌，即使在保藏过程中经常给予充分的氧，3周后硝化活性急速下降；经过MBR反应器富集后的硝化菌，由于菌种比较纯，在保藏效果上要相对好很多，4℃冷藏与常温保藏，效果都很好，保藏3个月后，活性保留率分别为87%、80%，4℃冷藏略优于常温保藏。（3）高效硝化菌分离纯化及发酵技术研究。进分离纯化得到多株菌落形态各异的硝化菌，说明MBR富集培养的硝化菌是一种混合菌，含多种硝化菌。高效硝化菌的发酵技术研究结果表明，通过控制反应条件可以使硝化菌批量生产繁殖。（4）硝化菌的定量PCR检测技术研究。传统硝化细菌的技术方法耗时长，为了快速检测硝化菌的数量，建立了硝化菌的定量PCR检测方法。能够快速准确的检测硝化菌的数量。