随着经济化发展,人们生活水平逐渐提升,环境问题也变得日益突出,我国在水体污染治理方面面临着严峻的挑战,尤其是氮素过量排放问题受到了人们广泛关注。微生物去氮法在水处理领域因其经济高效等优势而被大力提倡,传统生物脱氮工艺中的硝化和反硝化两个过程由于所需条件不同,不能在同一空间内同时完成,而异养硝化-好氧反硝化细菌能够克服该缺陷,因此,筛选出高效的异养硝化-好氧反硝化细菌成为微生物水处理领域的热点问题。本研究从北京市清河底泥中分离出一株异养硝化-好氧反硝化细菌,并对其进行鉴定,为提高脱氮效率,考察了不同培养条件下该菌的脱氮特性及异养硝化条件的优化,此外,研究了该菌株的固定化脱氮特性及应用到单极A/O系统的水处理效果,为今后的工程应用提供理论指导。本研究得出的主要结论如下:（1）通过微生物的筛选与分离方法,得到一株异养硝化-好氧反硝化菌株XH5,并根据该菌株的形态和生理生化特性以及16S rDNA鉴定方法,表明该菌株为卓贝尔氏（Zobellella sp.）菌属,命名为Zobellella sp.XH5。（2）在菌株XH5的异养硝化和好氧反硝化脱氮实验中,碳源种类、C/N、pH、温度和转速等因素都能影响菌株XH5的脱氮效果。菌株XH5的最优异养硝化条件为:碳源为柠檬酸三钠,C/N为11,pH为8.0,温度为25℃,摇床转速为150r/min,能将初始浓度为175mg/L的NH₄⁺-N降解至16.78mg/L,NH₄⁺-N去除率高达90.42%。菌株XH5的最优好氧反硝化条件为:葡萄糖作为氮源,C/N为13,pH为8.0,温度为30℃,摇床转速为150r/min,能将初始浓度为238mg/L的NO₃^--N完全去除,且几乎没有亚硝氮的累积,脱氮效果非常明显。（3）采用响应面法对菌株XH5异养硝化过程中的影响因子进行优化,菌株XH5在不同C/N、pH以及温度单因素条件下对氨氮降解率影响的实验结果表明:当C/N=11,pH=8.5,T=25℃时,24h内氨氮降解效果最佳。结合Box-Behnkens实验设计及响应面模型对菌株XH5的培养条件进行优化,优化后的最佳值为C/N=10.72,pH=8.27,T=25.72℃,在此条件下氨氮降解率可达94.82%。（4）固定化XH5的包埋小球实验中,微生物小球的异养硝化和好氧反硝化作用较明显,NH₄⁺-N和NO₃^--N去除率分别为89.1%和93.55%,但包埋后的微生物小球对NH₄⁺-N和NO₃^--N的去除效果不及菌株XH5本身的去除效果,可能是由于包埋材料聚乙烯醇和海藻酸钠对菌株XH5体内酶的活性有抑制作用,导致其去除率有所降低。（5）固定化菌株XH5对A/O系统的处理效果实验中,在系统的第一阶段,由于活性污泥的作用,NH₄⁺-N去除率的平均值约为85.04%,最高能达到89.01%;TN去除率平均值约为54.23%,最高能达到61.56%;COD去除率平均值约为80.66%,最高能达到84.38%。系统的第二阶段由于添加固定化微生物小球,NH₄⁺-N去除率的平均值约为91.41%,最高能达到94.48%;TN去除率平均值约为64.16%,最高能达到69.98%;COD的去除率最大值为87.24%。NO₃^--N浓度出水比进水大,NO₂^--N浓度小于0.1mg/L,变化小。表明固定化微生物小球有较好的异养硝化效果,好氧反硝化有一定的脱氮效果,但脱氮率有所降低,这可能是由于A/O系统的设计参数没有达到最佳,后期仍需对A/O系统改进调试,提高其脱氮率。