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本文利用人工湿地(CW)和微生物燃料电池(MFC)对污染物的净化潜能以及二者在构造上可相互融合的优势,构建了全新的产电型人工湿地(MFC-CW),并将生物膜电极反应器(BER)作为MFC-CW的前处理,通过BER单元的电化学作用和生物作用,提高抗生素的可生化性,促进后继MFC-CW单元对抗生素的去除效果和同步产电性能,同时还尝试利用MFC-CW产生的电能供给BER,形成BER-MFC-CW物质和能量双重耦合系统。同时,构建了 BER-MFC-CW普通组合系统,MFC-CW产生的电能不供给BER,BER所需的电能直接由直流电源供给。本文以磺胺甲恶唑(SMX)为目标污染物,研究在不同SMX浓度、运行时间、水力停留时间(HRT)下,BER-MFC-CW两种系统对SMX的去除效果,同步考察磺胺类抗性基因(sul)的产生变化情况以及系统内的微生物多样性。主要研究成果如下:(1)BER-MFC-CW物质和能量双重耦合系统中,MFC-CW产出电压随SMX浓度增加和HRT减小而增大。BER-MFC-CW对SMX去除能力很强,抗生素总去除率均高达95%。BER对SMX去除率随HRT增大而增大。MFC-CW对SMX的去除率不随HRT变化,SMX的去除率均高达95%。MFC-CW对SMX的去除主要发生在阳极。(2)BER、MFC-CW出水和填料中sul基因相对丰度的排序均为sulⅠ>sulⅡ>sulⅢ,填料中sul基因的相对丰度高于出水中。BER和MFC-CW出水和填料中sul基因的相对丰度随着SMX浓度的增大而增大,BER和MFC-CW出水和填料中sul基因的相对丰度随着HRT的增大而减少。BER中sul抗性基因的相对丰度>MFC-CW,BER-MFC-CW普通组合系统各单元的sul基因相对丰度>BER-MFC-CW物质和能量双重耦合系统。sul基因丰度随运行时间没有太大变化。MFC-CW填料中阳极层和阴极层sul基因的相对丰度大于中间层和垫层区微生物体内抗性基因的丰度。(3)运行30d后,BER和MFC-CW填料中微生物丰富度和多样性都比原始样品高;但运行60d后,BER和MFC-CW填料中微生物丰富度和多样性降低,MFC-CW阳极厌氧区微生物丰富度和多样性均高于阴极好氧区。BER和MFC-CW填料中微生物丰富度和多样性随着HRT的减少而降低。MFC-CW阳极的微生物丰富度和多样性低于MFC-CW 阴极。(4)属水平分析MFC-CW中的产电菌Geobacter土杆菌,Geobacter 土杆菌属相对丰度随SMX的作用和运行时间延长而减少,MFC-CW产电性能同时也在下降。随着HRT的减少,Geobacter土杆菌属在MFC-CW阳极区增多,MFC-CW产电性能同时升高。