青霉素作为人类发现的第一种抗生素,因其高效低毒的特点在治疗细菌感染方面临床应用广泛,其作用机理是抑制细菌细胞壁粘肽合成酶(即青霉素结合蛋白),造成细胞壁缺损,最终导致细胞溶胀消亡。青霉素发酵生产废水有机物浓度高(COD一般在5000-30000 mg/L),还含有最高达上千mg/L的残余青霉素,需有效处理以降低其对受纳水体的潜在污染,特别是降低残留青霉素排放造成的抗性菌及抗性基因传播影响。厌氧活性污泥法一方面无需供氧耗能且可利用废水中有机物产生甲烷回收能源;另一方面其主体产甲烷细菌属于古细菌,细胞壁结构与其它细菌显著不同,具备可耐受高浓度青霉素的潜在优势。因此,本研究先通过短期试验探究青霉素与厌氧活性污泥的相互作用机理,再通过长期试验考察不同青霉素浓度对厌氧序批式反应器(AnSBR)运行的综合影响,包括有机物降解、甲烷产量、青霉素去除、微生物菌群特性等。产甲烷潜力测试系统短期厌氧发酵试验表明:低浓度(≤10 mg/L)青霉素G钠盐对厌氧污泥的活性无明显的抑制作用;高浓度(100 mg/L、1000 mg/L)青霉素G钠盐对厌氧污泥的活性有显著抑制作用,其产甲烷量分别是正常厌氧污泥产甲烷量的63.95%、19.88%。青霉素G钠盐的水解符合一级反应动力学,水解速率与水体中固相吸附点存在正相关关系,灭活污泥的浓度越高、污泥絮体吸附点位数越多,水解速率越快;厌氧活性污泥对青霉素G钠盐的水解有明显的促进作用,达到99.9%水解率的时间为24 h,显著快于纯水条件下的120 h。AnSBR处理模拟青霉素G钠盐生产废水试验表明:青霉素G钠盐浓度≤100 mg/L时对COD去除和甲烷产生无显著影响,当青霉素G钠盐浓度在100 mg/L时,废水COD去除率可以达到82%,甲烷转化率可以达到71%。高浓度(1000 mg/L)青霉素G钠盐显著抑制厌氧污泥活性,造成大量污泥流失。甲烷菌、甲烷杆菌是厌氧活性污泥处理青霉素G钠盐的基础菌属,其在菌群中所占比例与青霉素G钠盐浓度无显著相关性;甲烷杆菌、古杆菌、甲烷八叠球菌在青霉素G钠盐浓度≤100 mg/L时是主要产甲烷菌属;青霉素G钠盐浓度1000 mg/L时古杆菌、克里斯滕氏菌所占比例显著下降。通过本研究证实厌氧活性污泥可耐受高达100 mg/L的青霉素G钠盐,且能加速青霉素的水解,同时具备良好的产甲烷潜力,为AnSBR工艺处理青霉素生产废水的实际应用提供技术支持。