随着社会经济的发展，越来越多的污染物进入水体，造成严峻的复合污染问题。传统的反硝化技术面临高耗能以及存在二次污染等问题，因此，寻找一种低成本、低环境风险的反硝化技术具有重要的意义。锰氧化反硝化细菌具有极大的代谢潜能，可利用Mn(II)作为电子供体，硝酸盐作为电子受体，实现生物脱氮过程。然而，基于锰驱动的自养反硝化技术在世界范围内的研究还很少，对于锰自养的认识还不够深入。本项目围绕锰自养反硝化生物机制，通过全基因组解析了锰自养反硝化细菌的功能潜力，并结合转录组，代谢组分析了细菌基因表达及代谢机制；在阐明机制的基础上，提出了锰自养反硝化技术，构建了高效的生物脱氮处理系统，探究了环境因子及电子供体对微生物群落数量、结构及功能的影响，优化工艺运行参数，实现了低碳源环境中系统对硝酸盐的高效去除，为锰自养反硝化技术的运行优化及调控提供了理论基础和技术支持，推动了生物脱氮工艺的发展。