污水处理体系中氮素的去除主要由微生物驱动完成，而微生物驱动的氮循环是一个复杂的元素循环过程，它由多种微生物共同参与。其中，硝化与-反硝化、硝化-厌氧氨氧化的耦合是两种主要的脱氮工艺。污水处理体系中，微生物的丰度、脱氮活性及其互作的脱氮过程主要受外部环境条件和脱氮工艺的影响。但是，目前我们对不同类型和不同工艺的污水处理体系中微生物驱动脱氮机制的认识十分有限，这也限制住了污水脱氮工艺的升级改造。基于此，本人利用宏基因组、宏转录组、同位素示踪和生理生化实验相结合的技术手段，系统地揭示了不同污水处理体系中，尤其是以厌氧氨氧化为主体的不同脱氮工艺体系中，微生物驱动的脱氮机制。在此基础上，利用基因组学和比较基因组学分析更加深入的揭示了典型脱氮微生物的代谢与环境适应机制。