【摘 要】
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膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）作为一种高效水处理技术可用于处理抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）,但MBR对ARGs的处理效能和作用机制仍需要进一步的研究。本课题通过搭建实验室规模的缺氧-好氧膜生物反应器（anoxic/aerobic membrane bioreactor,A/O-MBR）,探究MBR对ARGs去除的
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膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）作为一种高效水处理技术可用于处理抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）,但MBR对ARGs的处理效能和作用机制仍需要进一步的研究。本课题通过搭建实验室规模的缺氧-好氧膜生物反应器（anoxic/aerobic membrane bioreactor,A/O-MBR）,探究MBR对ARGs去除的作用机制。针对MBR出水仍存在较高丰度ARGs问题,通过投加聚合氯化铝（PAC）,构建PAC-MBR系统并探究其对ARGs的去除效能以及对ARGs去除的作用机制,并对实验过程中膜污染性能进行相关研究。论文研究的主要内容和结论如下:1.研究了A/O-MBR工艺对污水中抗生素抗性基因的去除效果和作用机制。通过持续投加0.2mg/L的磺胺（sulfamethoxazole,SMX）和四环素（tetracycline,TC）促使tet G、sul1、sul2增殖,抗生素的添加使得污泥混合液中的ARGs总丰度增加了0.64个数量级,附着在膜表面的泥饼层中的ARGs总丰度增加了0.42个数量级,MBR对tet G、sul1、sul2的去除率可达1.29-3.07log,但仍检测出104.77copies/m L的sul1。污泥微生物群落多样性和丰度上升,检测出新菌属硝化菌Nitrospira。胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）中的蛋白质/多糖比值从1.74增长至3.02,污泥絮凝功能增强。2.研究了PAC-A/O-MBR对污水中抗生素抗性基因的去除效果及作用机制。构建PAC-MBR系统后,好氧污泥中中的sul1和sul2各增长了0.77、1.62个数量级,tet G丰度基本没有变化,泥饼层中的ARGs总丰度增加了0.83个数量级,但sul1出水浓度降低至103.92copies/m L,tet G、sul1、sul2的去除率达到1.87-3.28log。微生物群落结构结果显示,携带sul1和sul2并促进絮凝的假单胞菌（Pseudomonas）是新出现的菌属,相对丰度比例达到18.40%。污泥蛋白质浓度从13.45mg/g SS增长至19.89mg/g SS,蛋白质与多糖比值增长至3.26,污泥疏水性增强,静电斥力减弱,携带ARGs等细小游离片段的污泥絮体进一步聚集。3.研究了膜污染特征及其去除抗生素抗性基因的作用机制。与膜污染相关的泥饼层在ARGs增殖过程中的平均粒径均大于好氧污泥,有效截留携带ARGs和int1的污泥颗粒。VSS/SS比值逐渐增加至98.4%,表示泥饼层中的絮体增大增多。EPS产量波动较大,但蛋白质/多糖平均比值随着抗生素的投加逐渐由1.65增长至2.31,在PAC-MBR系统中达到3.39。PAC时期泥饼层的疏水相互作用相对最强,絮凝吸附能力较好,最终ARGs出水浓度降低。
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