【摘 要】
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抗生素制药废水成分复杂,有机物、硫酸盐和氨氮等污染物浓度高,还含有最高达上千mg/L的残留药物有效成分,是重要的环境抗生素污染源。厌氧工艺无需供氧耗能且可通过分解废水中的有机物产生可回收的甲烷能源,其中厌氧膜生物反应器（An MBR）工艺在抗生素废水处理中具有良好的应用潜力。本研究以头孢噻肟钠制药废水为处理对象,先通过批式试验探明头孢噻肟钠与厌氧污泥的相互作用,再系统考察An MBR、厌氧序批式反
【基金项目】
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广州市科技计划项目（废水中残留抗生素对厌氧膜生物反应器工艺的影响机制及其转化归驱,202002030150）； 广州大学“百人计划”青年杰出人才科研启项目（膜法组合工艺在广东典型工业废水处理中的应用,RQ2020103）；
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抗生素制药废水成分复杂,有机物、硫酸盐和氨氮等污染物浓度高,还含有最高达上千mg/L的残留药物有效成分,是重要的环境抗生素污染源。厌氧工艺无需供氧耗能且可通过分解废水中的有机物产生可回收的甲烷能源,其中厌氧膜生物反应器（An MBR）工艺在抗生素废水处理中具有良好的应用潜力。本研究以头孢噻肟钠制药废水为处理对象,先通过批式试验探明头孢噻肟钠与厌氧污泥的相互作用,再系统考察An MBR、厌氧序批式反应器（An SBR）和厌氧碳纤维生物膜（An CBR）工艺的综合效能（有机物去除、甲烷产量、挥发性脂肪酸（VFA）变化、头孢噻肟钠去除及其分解产物、微生物种群结构及抗性基因）。获得如下主要研究结果:（1）48 h内,1000 mg/L头孢噻肟钠在15℃的纯水下基本不水解,在25℃和35℃下分别水解5.2%和25.5%;模拟废水和模拟废水+厌氧灭活污泥中头孢噻肟钠总浓度的变化趋势较符合伪一级动力学,其速率常数分别是0.065 h-1和0.050 h-1,半衰期是10.7h和13.9 h。模拟废水+厌氧活性污泥中头孢噻肟钠总浓度变化趋势分为下降段和上升段,下降段较符合二级动力学,半衰期是0.10 h;头孢噻肟钠及其分解产物对厌氧微生物均具有抑制作用,但头孢噻肟钠与其分解产物的抑制作用存在拮抗效应。（2）低浓度（≤10 mg/L）头孢噻肟钠对An MBR的总COD去除无显著抑制作用,1000 mg/L的头孢噻肟钠使An MBR的总COD去除率从正常状态的92.0%下降至51.7%;An SBR的COD去除率最高79.6%出现在100 mg/L头孢噻肟钠负荷下,最低33.3%出现在1000 mg/L头孢噻肟钠负荷下;低浓度（≤10 mg/L）头孢噻肟钠对An CBR的COD去除无显著抑制作用,1000 mg/L的头孢噻肟钠使An CBR的总COD去除率从正常状态的93.1%下降至79.9%。碳纤维生物膜的加入提高了An MBR在1000 mg/L头孢噻肟钠负荷下的产酸菌和产甲烷菌活性;污泥浓度越高,越容易引起An MBR中跨膜压差的上升;头孢噻肟钠强化了污泥浓度对跨膜压差上升的影响作用。（3）头孢噻肟钠分解产物I～VI的质荷比在厌氧反应器、纯水、模拟废水中均可检出,头孢噻肟钠的分解途径受溶液含盐量、p H和微生物作用影响。头孢噻肟钠主要抑制产乙酸菌的活性,从而降低产甲烷菌可利用底物进而影响产甲烷菌占比。在头孢噻肟钠的筛选作用下,抗性基因的总数量、β-内酰胺类抗性基因数量提高,β-内酰胺类抗性基因类型总数下降,β-内酰胺类、多药类、氟喹诺酮类抗性基因占比上升。
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