包埋固定化技术作为一种效率高、稳定性强、生物浓度高的微生物截留手段，在近几十年逐渐被引入水处理领域并得到了广泛的关注和应用，但是现阶段大部分材料制作的包埋载体性能不稳定、寿命短、价格较高，难以适用于水处理系统中的长期连续运行。本文以水性聚氨酯为材料，制作一种新型的聚氨酯包埋载体，以硝化菌和厌氧氨氧化菌作为被包埋微生物，对聚氨酯包埋菌的制备和应用进行了系统的研究。　　在聚氨酯大分子单体形成凝胶的过程中，采用KPS/TEMED双组分氧化还原体系适合作为聚氨酯自由基聚合的引发体系。响应面回归方程分析得出，聚合凝胶最优配比为:10％聚氨酯单体，1.0％KPS，0.5％TEMED，3％粉末活性炭。制得的包埋凝胶颗粒与水密度相似，具有较大的比表面积，Arrhenius公式估算了聚氨酯凝胶颗粒使用寿命，在30℃，pH=9以下都能存在15年以上，聚氨酯颗粒具有运行的稳定性和长期运行可能性。　　在水凝胶制备基础上，对硝化污泥进行包埋固定化，最佳聚合配比为聚氨酯单体10％，催化剂TEMED0.5％，引发剂KPS1.0％，粉末活性炭3％，硝化污泥MLSS2.0×104mg/L。以提高进水氨氮浓度连续流培养的方式更适合硝化包埋菌的驯化，氨氧化速率可较快达到350mg-N/L-granule·h。扫描电子显微镜(SEM)显示包埋颗粒内的硝化菌种类丰富，主要是球状菌，杆状菌以及旋状细菌。经济性评价表明聚氨酯包埋颗粒的运行成本较低，适合应用于污水处理系统。硝化包埋颗粒内生物量增长初期较快，后期增长变得缓慢，最终会达到饱和，之后生长的细胞会以菌团的形式散落到溶液中。以heat-shock热冲击的方式对硝化包埋菌进行处理，可以在不同的在环境因素下实现了包埋颗粒的稳定亚硝化，并且操作简单，不需要严格的过程控制，适合多种不同类型的污水处理，使包埋菌亚硝化工艺具有更广泛的应用前景。　　对厌氧氨氧化菌进行包埋固定化，不同材料对比研究表明，聚氨酯制作的厌氧氨氧化包埋菌颗粒具有更好的机械稳定性和厌氧氨氧化活性，更适合作为厌氧氨氧化污泥包埋材料。包埋后的厌氧氨氧化菌有较强的抗负荷冲击能力，能抵御进水负荷浓度、温度和溶解氧(DO)变化带来的冲击。在300天连续培养过程中，包埋颗粒内厌氧氨氧化菌生物量逐渐增多，包埋颗粒成长的过程也是厌氧氨氧化菌颗粒化过程，最终稳定的包埋菌由多块厌氧氨氧化颗粒污泥组成。荧光原位杂交(FISH)显示，厌氧氨氧化包埋颗粒是一个以厌氧氨氧化菌为主多种细菌共存的混培体系。PCR-DGGE显示，包埋菌中厌氧氨氧化菌菌群多样性经历先增多后减少，最终变得更加专性的过程。厌氧氨氧化包埋颗粒内厌氧氨氧化菌主要是Candidatus Brocadia fulgida(JX243641.1)。　　以硝化膜和硝化污泥启动厌氧氨氧化反应器，添加厌氧氨氧化包埋颗粒作为流加菌，可以在49d内可以成功启动17L厌氧氨氧化反应器，并能维持稳定运行。此时反应器对NH4+-N和NO2--N的去除率分别为80.7％和83.1％，相应的去除负荷为0.276kg·m-3·d-1和0.306kg·m-3·d-1。硝化污泥中的兼性菌会在厌氧氨氧化包埋颗粒表面和附近形成厌氧氨氧化颗粒污泥，增加反应器局部厌氧氨氧化菌浓度，进而带动反应器内其他厌氧氨氧化菌的代谢作用，加快反应器启动。厌氧氨氧化包埋颗粒具有与高效厌氧氨氧化颗粒污泥(HAG)相似的动力学性能，更容易在不利环境中获得基质，同时能承受更高的基质浓度，有利于缓解基质的自抑制作用。