多级环流MBR中微型生物群落对头孢菌素中间体的生物协同控制机制及特征解析

头孢菌素中间体是头孢类制药废水中最有代表性的特征污染物之一，是影响废水COD达标排放的主要因素，因此十分有必要对头孢菌素中间体进行处理。MBR已显示出对制药废水有良好的处理效果，但其尚未在头孢类制药废水中进行应用，因此，许多关键性技术尚未解决。本项目将对传统MBR工艺进行改进，采用新型多级环流MBR，并在导流筒外侧添加填料，创造有利于MBR中微型生物群落长期稳定大量生长的环境。在此基础上，重点考察头孢菌素中间体对生物群落长期影响机制、生物群落对头孢菌素中间体的适应性机制、头孢菌素中间体在生物群落体内累积、富集、降解规律、生物群落种群之间捕食-竞争-协同机制、膜组件对头孢菌素中间体分解产物截留机制等关键问题。以上问题的解决，能够明晰头孢菌素中间体降解途径及对生物群落的影响，确定稳定生物群落结构构建的关键因素，为MBR工艺在头孢类制药废水处理中实际工程应用奠定良好的理论基础，值得广泛而深入研究

本项目是在高浓度难降解废水好氧生物处理技术、膜技术及流体流态理论指导下，研发出新型多级环流MBR反应器，充分发挥MBR中微型生物群落对制药废水中头孢菌素中间体降解优势，并应用微生物生理生态学、分子生物学、数学等方法，紧跟制药废水及好氧MBR研究最新进展，在多级环流MBR中微生物群落对头孢菌素中间体去除机制及微型生物群落生物活性等方面进行毒性与适应性作用机制研究，在微生物等分子水平深入开展去除机制研究，较好的揭示了不同环境条件下多级环流MBR对头孢菌素中间体的作用特点及多级环流MBR中微型生物群落对头孢菌素中间体适应性机制及生物活性，阐明了多级环流MBR中微型生物群落对头孢菌素中间体去除理论的现代科学内涵。.综合考察了不同外加碳源、温度、pH值、溶解氧等环境因子对β-内酰胺类抗生素及中间体去除效果，研究结果表明葡萄糖作为外加碳源时β-内酰胺类抗生素及中间体处理效果最好，葡萄糖与β-内酰胺类抗生素及中间体的最佳质量比为1:8。研究了不同进水中间体浓度、不同DO浓度、不同pH值以及不同温度条件下活性污泥微生物六种重要酶的活性、微生物合成β-内酰胺酶产生耐药性以及微生物群落结构多样性进行了分析，得到了一些创新性结论。对其进行为期一年的数据监测，将数理统计方法引入到研究中对多级环流MBR系统的运行效能、稳定性和可靠性做出详细的评估和分析，建立GA-BPNN模型对多级环流MBR系统进行预测并计算系统的最优运行条件，应用于多级环流MBR污水处理系统的效能改善和优化运行。.目前在该基金资助下已发表SCI论文6篇，EI及中文核心论文5篇，已授权发明专利4项，正在申请发明专利1项，出版专著1部，获得国家科技进步二等奖1项、黑龙江省技术发明二等奖1项，指导硕士毕业生4人。