磺胺甲恶唑(SMX)作为一种最常用的磺胺类抗生素难以被生物降解并且广泛存在于全球各地的污水处理厂中影响了当地的生态环境和人类的健康,更为严重的是这些抗生素中的抗性基因在环境中的传播会致使细菌对其产生耐药性从而加剧了生态风险。因此人们也日益开始关注磺胺类抗生素废水的治理问题。采用高效、简易的工艺措施和方法处理SMX废水具有一定的实际意义。生物法因具有经济性和不会产生二次污染等优点仍然是处理有机废水最常用的手段。因硝化细菌在硝化过程中可利用氨单加氧酶(AMO)脱氮和共代谢有机物,并且磁粉加入到活性污泥后会使得微生物具有磁生物效应,不仅会增强微生物的活性而且能改善微生物的脱氮和有机物降解能力。因此本研究构造一种磁硝化活性污泥体系(MNAS)与硝化活性污泥(NAS)和普通活性污泥(CAS)作对比,重点研究了在不同的SMX和氨氮浓度下三组活性污泥的抗冲击负荷能力,以及MNAS体系对于SMX降解和对硝化反应的影响。同时重点研究了NAS和MNAS这两组体系下硝化共代谢途径和异养代谢途径对SMX降解的影响。最后通过膜生物反应器(MBR)研究了不同进水SMX浓度下对NAS和MNAS体系长期运行的影响。并采用高通量测序手段对微生物群落进行分析,主要的研究结果如下:(1)在应对不同负荷的SMX和氨氮冲击时,MNAS体系总能保持最好的SMX降解效果。当氨氮浓度为15 mg/L时,MNAS系统的SMX降解速率为1.72mg/(L·h),是CAS和NAS系统的1.41倍和1.13倍,但是氨氮浓度提高至60 mg/L时,三组系统的SMX降解速率都受到了影响。另外,SMX浓度的提高同样会影响三组系统氨氮的降解,但是MNAS体系的硝态氮生成速率要高于NAS和CAS体系。说明磁粉的加入对于SMX的降解和硝化反应的进行具有促进作用。(2)在硝化共代谢途径下NAS和MNAS体系中的硝化细菌和异养菌可通过协同作用对SMX进行生物降解且效果最好,另外MNAS体系对SMX的降解速率是NAS的1.42倍。当硝化菌的活性被抑制后,两组系统的SMX降解主要依靠异养菌代谢作用,并且两组系统的SMX降解速率都受到了影响,NAS和MNAS体系对SMX的去除率仅为8.6%和10.1%,MNAS体系仍然表现出微弱的优势。结果表明硝化共代谢是SMX的主要降解途径,且微生物之间的协同作用对SMX降解至关重要,另外磁粉的加入可提高MNAS体系的硝化共代谢能力。(3)通过MBR反应器研究不同进水SMX浓度NAS和MNAS系统的影响发现在整个运行周期内,两组系统都能够实现一个良好的硝化反应和SMX去除效果。当两组系统排出90%污泥量后对两组系统的硝化反应和SMX去除效果都产生了较大的影响,但是MNAS系统可以在较短的时间恢复到较为稳定的水平,表明了MNAS体系具有较好的抗冲击能力和稳定性。(4)通过微生物群落分析发现磁粉的加入对微生物的组成产生了不同程度的影响,其中磁粉可以增加Microlunatus和F＿＿Microscillaceae的丰富度,另外属于Proteobacteria下的Nitrosomonas和Ellin6067分别可以通过共代谢方式转化SMX和脱氮,并且在MNAS体系中的丰富度是CAS和NAS体系的1.83倍和1.27倍。说明磁粉加入可以促进硝化细菌的增殖,同时也是MNAS体系对SMX和氨氮降解效果较好的原因。(5)在MBR中进水SMX浓度的变化对两组系统中的微生物群落产生了较大影响。Methylibium、Hyphomicrobium、norank＿f＿＿Saprospiraceae、Rhodobacter、Amaricoccus、norank＿f＿＿Pirellulaceae和Nitrosomonas在MBR初始运行阶段时丰富度较高,在MBR运行的最后阶段时的丰富度较低。而Paenarthrobacter、Nakamurella、Mesorhizobium、norank＿f＿＿Microscillaceae、Hydrogenophaga和Microbacterium则表现出相反的趋势。Delftia、Devosia和Rhodanobacter这三种微生物在MNAS中的丰富度分别为4.5%、2.2%和15.54%,说明在MBR的长期运行状况下,磁粉可促进Delftia、Devosia和Rhodanobacter的生长和富集,对MNAS系统的脱氮和SMX去除具有促进作用。