近年来随着酰胺类农药的大量使用，未被植物吸收的除草剂残留在土壤中，通过雨水淋溶、地表径流进入水体或直接进入饮用水源，对水生生物造成严重危害，对人类健康也存在较大的直接或潜在风险，其残留在我国和美国水体中均有检出。　　本课题利用生物活性炭(Biological Activated Carbon, BAC)和超滤(Ultrafiltration, UF)不同的技术特点，以异丙甲草胺、乙草胺、丙草胺、丁草胺为目标污染物，以煤质柱状活性炭、椰壳活性炭和纤维活性炭为生物载体，研究了三种活性炭对除草剂的物理吸附性能及影响因素；BAC在动态连续流状态下自然挂膜的启动过程；BAC降解水中酰胺类除草剂效能；生物膜中细菌群落的结构构成；微生物降解四种除草剂的几种可能降解途径；纤维 BAC与UF联用出水的水质安全性。　　实验结果表明，三种活性炭对除草剂均有较强的吸附能力，其中纤维活性炭的吸附能力最高，其次为煤质柱状活性炭，最后为椰壳活性炭，活性炭对四种除草剂的吸附容量的大小顺序为：丁草胺＞丙草胺＞乙草胺＞异丙甲草胺。较低的温度有利于活性炭的吸附，但温度的变化对四种除草剂在活性炭上的吸附影响不大；pH值对活性炭的吸附效果有较大的影响，在pH=7.5时活性炭的吸附量达到最大值；活性炭吸附量随着目标物溶液初始浓度的增大而增大。当溶液的初始浓度达到一定值以上时(15mg/L)，活性炭吸附量变化缓慢，接近平衡状态。　　动态连续流自然挂膜过程中，在水温为25-27℃，空床接触时间为20min，气水比为1:1的条件下，三种活性炭经过53天左右的连续运行，生物膜生长成熟，高锰酸盐指数、UV254、NH4+-N、NO2--N和DOC等水质指标的去除率也逐渐趋于稳定。虽然三种活性炭的性能参数不相同，但在BAC启动成功后，它们对高锰酸盐指数、UV254、NH4+-N、NO2--N和DOC等的去除率差别不大。生物膜生长成熟后，微生物相十分丰富，主要由细菌、真菌、原生动物、后生动物等组成。　　在BAC稳定运行过程中，空床接触时间(Empty Bed Contact Time, EBCT)对 BAC的去除效能影响显著，当EBCT为12-16min，温度为22-30℃，中性偏碱(pH=7.5)的条件下BAC对除草剂的去除效果最好。BAC炭柱距离进水端0-30cm段的炭层去除了总去除量83-90％的污染物，而距离进水端30-50cm段的炭层只去除了总去除量10-17%的除草剂。BAC中炭层高度与有机物的生物降解的关系符合一级反应特征，生物活性较生物量更能反映该BAC柱的生化反应过程。经过对三种BAC的比较分析，选用纤维BAC与UF联用。　　BAC颗粒表面生物膜菌群种类十分丰富，优势菌群为β-变形菌纲(Betaproteobacteria)和红球菌属(Rhodococcus sp.)。同时实验发现了假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和寡养单胞菌(Stenotrophomonas sp.)两种菌属会影响BAC出水的生物安全性。　　实验还鉴定出10种微生物降解除草剂的代谢产物，其中两种未见报道，分别为2-(二甲基氨基硫代羰基)-N-(2-乙基-6-甲基苯基)-乙酰胺(2-(dimethylamino-thiocarbonylthio)-N-(2-ethyl-6-methylphenyl)-Acetamide)和2-(2,4-二氯苯氧基)-N-(2,6-二乙苯基)-丙酰胺(2-(2,4-dichloro- phenoxy)-N-(2,6-diethylphenyl)-Propanamide)。根据鉴定出的10种代谢产物推测出微生物降解除草剂基本有三种降解途径：除草剂在脱掉甲氧基烷基支链后，酰胺基的C-N键断裂，脱掉氯乙酰基，在微生物的作用下，N-烷基侧链和乙基侧链发生环化反应，形成环，生成喹啉；除草剂在脱甲氧基烷基支链后，氯被其他基团所取代，接着芳香基酰基酰胺酶裂解靠近苯环一侧酰胺基的C-N键，脱掉酰基，然后脱胺基生成3-乙基甲苯或在微生物的作用下，乙基被生物降解成乙酰基生成产物1-乙酰基-3-乙基-2-苯胺；除草剂在脱甲氧基烷基支链之后，脱掉乙基，在微生物的作用下，N-乙酰基侧链和甲基侧链发生环化反应，形成环，生成吲哚。　　纤维 BAC与UF联用在贫营养状态下除草剂的去除效果较好，污染物的去除主要集中在BAC部分，可同化生物有机碳（Assimilable Organic Carbon，AOC）除率达到50%，出水浊度在0.05NTU以下。纤维BAC对除草剂去除率分别为：异丙甲草胺42.2%、乙草胺50.3%、丙草胺70.6%、丁草胺88.6%。UF对除草剂去除率并不高，只有2.5-7.3%。纤维BAC与UF联用能有效降低AOC、出水菌落总数和浊度，提高水质的生物稳定性。纤维 BAC出水 AOC为59.2μ乙酸碳/L，UF对AOC去除率为10.8%，出水AOC为54.9μg乙酸碳/L。在经过 BAC后水中菌落总数明显升高，经 UF处理后，出水菌落总数为零。　　UF过程中，除草剂的去除率随操作压力的升高而降低，而提高 UF膜操作压力可以提高膜通量，但操作压力越大，膜通量的衰减就越严重。溶液初始浓度升高时，除草剂的去除率下降，膜通量逐渐减少。UF膜对除草剂去除效果排列顺序为丁草胺＞丙草胺＞乙草胺＞异丙甲草胺。