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类固醇雌激素(Steroid estrogens,SEs)作为一种典型的内分泌干扰物,在极低的浓度水平(ng/L)就会对人类健康构成严重的威胁。现有城市污水处理工艺对这些SEs的去除能力有限,因而成为SEs进入环境水体的重要途径。目前,研究人员已经分离出大量对SEs具有高效降解能力的功能菌株,然而它们在实际污水生化处理中会受到诸多非生物和生物因素的影响,其数量和活性都难以达到理想状态,并随着工艺的持续运行而逐渐降低,因而无法发挥生物降解效能。因此,有必要对污水生化处理工艺进行技术革新以强化SEs等有毒有害微量污染物的去除。本研究以典型的SEs,即雌酮(Estrone,E1)、雌二醇(Estradiol,E2)和乙炔基雌二醇(Ethinyl estradiol,EE2)为目标污染物,驯化分离出了三株SEs高效降解菌,分属于Enterobcater和Brevibacillus。在此基础上,考察了高效降解菌生物强化A/O-MBR工艺对SEs的去除效果,并探究污泥停留时间(sludge retention time,SRT)、水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)和好氧池溶解氧浓度(dissolved oxygen,DO)对生物强化工艺运行效能的影响。研究发现,生物强化A/O-MBR工艺对E1、E2和EE2平均去除率较未强化时分别增加了 9.13%、9.75%和6.21%。较长的SRT有助于生物强化A/O-MBR工艺对SEs的去除,SRT为10 d、30 d和60 d时,E1的去除率分别为83.26%、85.88%和86.39%;E2的去除率分别为81.02%、89.43%和90.17%;EE2的去除率分别为62.5%、73.64%和75.63%。此外,在不同的SRT下,生物强化工艺对SEs达到稳定去除的时间也不同,SRT为60 d时,E2去除率在14 d时稳定在91%左右,而SRT为30d时需要20 d。工艺的HRT对SEs的去除效果也有一定的影响,HRT由6h增加到12 h,E1、E2和EE2去除率有相同的上升趋势,平均去除率分别从83.45、82.64%和67.52%增加到88.39%、85.96%和70.31%,但HRT延长至24 h时,E1和E2去除率呈下降趋势;而EE2去除率继续增加,表明EE2的去除可能需要比E1和E2更长的接触时间。提高DO浓度能促进SEs的去除,在DO浓度为2 mg/L、4 mg/L和6 mg/L条件下,E1和EE2去除率逐渐增加。相比于EE2,DO浓度的提高对E2去除没有明显的促进作用。16S rDNA高通量测序结果表明,菌群多样性随进水SEs的引入而下降,揭示了 SEs胁迫对微生物群落功能的负面影响。生物强化后,A池和O池的Shannon值分别由4.47和4.39变为4.63和4.57,SEs去除效果增强。Simpson值随SRT的增加而减小,而Chaol值和Shannon值却随着SRT的延长而增加。未强化工艺中主要的细菌门为Proteobacteria、Actinobacteria和Chloroflexi。SEs的加入和生物强化措施的实施导致了细菌群落结构的变化,Bacteroidetes相对丰度在SEs存在时较高,但在生物强化实施后下降,可能与强化菌群之间存在竞争关系。强化菌群Enterobacter和Brevibacillus的相对丰度随强化时间的延长而下降,由2.57%和3.15%变为1.03%和1.61%。Bacillus、Conexibacter和Hyphomicrobium等随强化时间的延长逐渐增加,此时SEs的去除率明显提高,可能加入的强化菌群促进了它们的生长,共同为SEs降解提供动力。不同SRT条件下微生物群落结构发生了不同程度的变化。随SRT的延长,Chloroflexi、Patescibacteria和Nitrospira等相对丰度出现不同程度的增加,SRT为60 d时的SEs优先达到最佳去除效果,所以SEs的高效去除可能与这些细菌门存在一定联系。通过network分析,没有找到与E1和EE2生物降解密切相关的菌属,而与E2去除率相关的菌属大多呈负相关。与强化菌群Enterobacter和Brevibacillus相关的菌属之间绝大多数呈正相关,表明生物强化的有效性;另一方面,少数菌属之间也存在负相关关系,说明强化菌群的加入对微生物群落结构有一定的影响,可能存在竞争,但总体呈现促进作用。