循环水养殖系统中过高的硝酸盐浓度危害水生生物的健康，传统的治理方法投资大，运行成本高，易造成二次污染，而自养型生物过滤法则具有工艺设备简单、能耗小、处理费用低、效果好等优点。因此，自养型生物法降解硝酸盐氮正日趋成为人们研究的热点。 用KNO3作为唯一的氮源，从土壤中分离到1株高活性自养反硝化菌TD，并对其进行了鉴定和硝酸盐还原特性研究。该菌株为革兰氏阴性短杆菌，严格自养。16S rDNA序列分析表明，该菌株与Thiobacillus denitrificans相似性为99.85％。结合生理生化特性和16S rDNA序列分析，确定菌株TD为脱氮硫杆菌。通过对该菌的生长特性和反硝化特性的研究表明，该菌在初始pH为6.85，32.8℃培养条件下脱氮效果最显著；在初始pH为6.90，29.5℃培养条件下生长最快。该菌生长比较缓慢，没有明显的稳定期，对数生长期阶段的反硝化能力最强，反硝化速率最快，达到了2.245.mg·(L·h)-1，在培养过程中培养基pH值明显下降。较高盐度对该菌株的反硝化活性有抑制作用。该菌株的急性毒性实验结果显示，脱氮硫杆菌对健康鱼体几乎无毒，属于无毒性菌株。 将Thiobacillus denitrificans接种于硫自养反硝化反应器，经过35天的驯化达到稳定运行。本研究按硫和珊瑚石的不同体积配比构建了硫：珊瑚石(v／v)分别为1：1、1：2和1：4的反应器。结果表明，硫／珊瑚石组合填料自养反硝化系统表现出良好的反硝化性能，1：1反应器的反硝化效率最高，在温度为28±1℃条件下，最适进水负荷为0.354 kg NO3--N·(m3·d)-1，可确保达到最大硝酸盐氮去除效率且出水未见亚硝酸盐氮积累，进水负荷为0.708 kg NO3--N·(m3·d)-1时达最大反硝化能力，为0.566 kg NO3--N·(m3·d)-1。盐度冲击稳态运行的1：1反应器的实验结果显示，硫自养反硝化系统具备较强的抗盐度冲击能力。为了研究硫自养反硝化反应器中的细菌的群落结构组成和脱氮的微生物学机理，为工艺改进提供依据，从稳定运行的各组反应器的滤料中采集微生物样品，并提取微生物总DNA，采用引物(8f，1492r)从总DNA中成功扩增出目标16S rDNA片断，再对扩增的16SrDNA进行DGGE分析，对凝胶染色并进行条带统计分析和切胶测序，使用序列数据进行同源性分析并建立了系统发育树。结果表明，驯化后的各组反应器均具有比较丰富的细菌多样性，除了脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)以外，还检测到其它7种细菌。其中Thiobacillus neapolitanus和Thiobacillus denitrificans一样也属于硫杆菌属(Thiobacillus)，同样具有自养反硝化活性。本研究检测到的8种细菌均属于proteobacteria门(β、γ、δ和ε)。从细菌的营养方式来看，本研究构建的反应器中自养细菌只有3种，而异养菌的数量多于自养菌，多达5种。随着硫元素体积比例的增加，反应器中自养型细菌和具有反硝化功能的细菌的比例也会相应的增加。这些知识增加了人们对硫自养反硝化反应器的细菌群落结构的认识，为改进硫自养反硝化工艺提供了必要的背景知识和理论支持。