焦化废水COD浓度高,毒性大、成分复杂,可生化性差,是典型的难处理废水。苯酚是焦化废水中的主要污染物,具有“三致作用”,容易对人体和环境造成很大的危害。生物法被认为是经济有效、无二次污染的方法,但容易受废水毒性的影响,出水效果并不稳定。本文通过对筛选出的高效苯酚降解菌进行鉴定,探索其降解苯酚的最佳条件,使用啤酒废酵母粉将菌株吸附固定化,并作为强化菌剂应用到实际焦化废水的处理中。除此之外,探索了固定化菌剂对焦化废水的处理效率和最佳处理条件。为了阐释微观系统与宏观功能之间的内在联系,采用高通量测序技术对微生物群落的结构和功能变化进行了详细研究。以苯酚作为单一碳源,从湖北省某化工厂的活性污泥中富集分离出8株能够降解苯酚的菌株,从中筛选出2株具有代表性的菌株,命名为C1、C2。菌株经鉴定均为革兰氏阴性菌,电镜扫描照片显示为短杆菌。通过对该菌株的16S rDNA序列测定和BLAST比对,确定C1为假单胞菌属,C2为不动杆菌属。分别研究了菌株C1、C2在不同温度、pH值条件下的生长状况,以及底物的广谱性。苯酚降解菌C1、C2都能利用邻苯酚、苯胺、硝基苯、水杨酸、儿茶酚、对甲基酚、2,4-氯代酚这些苯环化合物作为碳源,并且在低浓度底物培养基中的生长状况较高浓度中的好,同时具有较高的耐盐性,菌株C2对抗生素的耐性高于C1。使用菌株C2在最佳条件下对焦化废水进行处理,在10h内可以完全去除其中的苯酚。通过Monod动力学对菌株C2降解苯酚的过程进行拟合,满足如下方程:V=204.08x·Cs/(235.6+Cs),相关系数R2=0.9977。使用改性啤酒废酵母粉吸附固定化菌株C2,与游离的菌株相比,固定化C2能够在初始浓度为1200mg/L的含苯酚培养基中生长良好。在pH=7.0、温度为37℃、焦化废水与水的比例为3:2的最佳条件下,反应48h后焦化废水中苯酚的降解达到95%以上。固定化菌剂投加量为4%时,20h内苯酚去除率可达98.5%,COD去除率为38%,同时焦化废水的色度降低了50%以上。固定化C2菌的添加使得焦化废水的微生物群落结构发生了明显的变化,衡量微生物多样性的Alpha多样性指数减小。微生物群落结构发生了明显演替,放线菌门和拟杆菌门减少,厚壁菌门丰度增加,而变形菌门丰度逐渐降低。从科的分类表现为,鞘脂杆菌科、黄杆菌科降低,动性球菌科、类芽孢杆菌科、莫拉氏菌科、假单胞菌科、产碱杆菌科和柄杆菌科增加。实验第七天时改性组中的苯酚浓度降低,鞘脂杆菌科比例剧增。焦化废水中降解苯酚的微生物门类主要是厚壁菌门和变形菌门,其中在固定化实验组中Bacillales Incertae Sedis XII、芽孢杆菌科、莫拉氏菌科和假单胞菌科四个菌科的变化与苯酚浓度呈正相关,如同莫拉氏菌科中的C2菌一样,其他三个菌科中也可能存在能够降解苯酚的菌属。