摘要
随着全球人口增加，经济社会的发展，水资源短缺问题日益严峻。近年来，水资源回用被认为是解决水资源短缺问题的有效方式。达标处理的污水处理厂(Wastewater treatment plants，WWTPs)出水具有很高的回用价值。但是，我国大多数的WWTPs出水依旧含有较高的NO3--N、TP和PPCPs类有机物，其中布洛芬是检出率最高的PPCPs类物质之一。这些物质长期超标排放会对生态环境和人体健康构成潜在的威胁。因此，探索一种新型的工艺技术以实现WWTPs出水深度脱氮除磷同时去除布洛芬具有重要意义。 本文通过构建一种三维电极生物膜反应器(Three-dimension biofilm-electrode reactor,3DBER)，采用模拟二沉池出水启动三维电极生物膜耦合硫铁(3DBER-Fe/S)系统，探究HRT对系统脱氮除磷性能的影响，分析脱氮除磷机理。结果表明，成功启动后3DBER-Fe/S系统对NO3--N、TN和TP的去除率分别为97.0％、85.7％和73.5％。最佳脱氮除磷HRT(6h)下NO3--N、TN和TP的去除率分别为98.07％、82.09％和79.7％。3DBER-Fe/S系统脱氮除磷机制是物理、化学和微生物的共同作用。 研究电流强度对3DBER-Fe/S系统脱氮除磷性能和微生物群落的影响。结果表明电流对NO3--N的去除没有明显影响，对TN和TP的去除有显著影响。适当提高电流强度可以提高系统中微生物群落多样性，过高的电流作用显著降低了系统中微生物群落多样性。Proteobacteria，β-Proteobacteria和Thiobacillus分别为系统中的优势菌门、优势菌纲和优势菌属，但是随着电流强度增加，不同微生物的相对丰度存在明显差异。 研究电流强度对3DBER-Fe/S系统中微生物分子生态网络的影响。结果表明电流对系统中微生物分子生态网络有显著影响，适当增加电流强度可以提高网络的规模和复杂性，过高的电流强度显著降低网络的规模和复杂性。一定范围内，电流强度增加微生物之间的互作关系减少，竞争加剧;电流强度超过一定范围后，互作关系增加，合作加强。Pro teobacteria、Chloroflexi和Firmicutes为网络中的优势菌门，但不同电流强度下存在明显差异。不同电流强度下网络中关键物种是高度动态的，多数关键物种来自Proteobacteria(39.4％)和Chloroflexi(27.3％)，且Chloroflexi比Proteobacteria更容易受到电流强度变化的影响。 研究布洛芬对3DBER-Fe/S系统脱氮除磷性能、微生物群落及微生物分子生态网络的影响。结果表明布洛芬对系统NO3--N的去除没有显著影响，但是TN和TP的去除率降低。稳定运行后布洛芬的去除率为97.86％。布洛芬明显降低了系统中微生物群落的多样性，改变了微生物群落结构和微生物分子生态网络。布洛芬导致微生物分子生态网络规模减小，复杂性降低，改变了网络中的物种组成，微生物之间的整体互作关系减弱，负相关的互作关系增强。
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