微生物胞外聚合物在活性污泥反应器中典型抗生素类药物去除中的作用机制

活性污泥反应器中微生物分泌的胞外聚合物（EPS）含有大量的官能团，具有很强的吸附和络合能力。污水中痕量抗生素类药物进入城市污水处理厂后，首先和活性污泥EPS发生相互作用，该作用可显著影响这些污染物的迁移和去除。因此，深入研究EPS与抗生素的相互作用及EPS在痕量抗生素迁移和去除中的内在机制，是水污染控制领域的一个重要研究课题，但目前仍缺少相关的基础理论和分析方法。本申请课题拟建立表征活性污泥EPS与废水中痕量抗生素的相互作用的灵敏分析方法，探索EPS与抗生素的相互作用机制，阐明EPS对抗生素在反应器中去除过程的影响，并考察在典型抗生素类药物存在下EPS的形成规律及关键影响因素，通过优化EPS与抗生素类药物的相互作用，强化抗生素在活性污泥系统中的去除。该课题的研究结果将为提高活性污泥反应器中抗生素类药物的去除效率和优化工艺运行提供科学依据。

在国家自然科学基金面上项目的资助下，项目负责人充分利用中国科学技术大学优异的科研条件，通过三年的科研工作，顺利完成了该项目的各项研究内容，达到了预期研究目标。本项目根据研究内容，基于先进的分析技术和手段，深入探讨了EPS和抗生素类药物的相互作用机制；探索在抗生素类药物的存在下EPS的形成规律，建立了表征活性污泥EPS成分、含量及构型的光谱探针和动态光散射方法；系统考察了工艺参数对EPS和痕量抗生素类药物重点污染物的相互作用的影响，通过响应曲面和结合灰关联分析方法分析了影响EPS产生的工艺参数的优先级；明晰EPS 在抗生素类药物迁移和去除过程中的作用机制；优化工艺参数，调控EPS的成分和含量，强化抗生素类药物的去除。该课题的研究对于优化废水生物处理工艺的运行及提高抗生素类药物的去除效率，提供理论依据和技术指导。该项目资助成果已在国际SCI刊物发表论文10篇，其中3篇发表在环境领域最有影响力的杂志Envionmental Science & Technology上，2篇发表在Water Research上。