近年来,中国的畜禽养殖业迅速发展并且规模逐渐扩大,在养殖过程中产生的废水成为污染环境的重要因素。传统的生物去除技术存在反应时间长,能耗高,对低化学需氧量(COD_Cr)浓度的废水和生物难降解物质（如抗生素）处理效果差等问题。阴极电芬顿技术,作为电化学高级氧化工艺,是处理难降解污染物的环保技术,能有效提高废水的可生化性。电极材料的选择和改性方法决定了电化学处理废水的效率,因此探索性能良好的电极材料和改性方法是研究的热点。本文针对养殖废水中残留抗生素（土霉素）,抗性菌（霍氏肠杆菌）及其抗性基因的问题,采用石墨毡作为阴极材料并通过氢氧化钠改性石墨毡（Na OH-GF）,开展阴极电芬顿法对土霉素降解及其机理的研究、对霍氏肠杆菌的数量及其抗性基因丰度的影响以及对一级好氧池废水可生化性能的影响。在材料表征的基础上,研究了影响土霉素降解动力学的主要操作参数,如阴极电流密度和初始土霉素浓度并阐明了土霉素的降解途径和机理。同时,分别考察有无电芬顿条件对霍氏肠杆菌及其抗性基因（tet A,tet O,sul II,EBC,FOX）的影响。分析系统中OD₆₀₀、电导率、p H、细菌形貌和ATP的变化,探讨抗性菌及其抗性基因迁移转化的机理。主要研究结果有:扫描电子显微镜（SEM）结果表明改性后的石墨毡表面变得更粗糙;X射线光电子能谱（XPS）表明改性后的石墨毡表面O/C更高;视频光学接触角测量仪表明改性的石墨毡亲水性更好,变得完全亲水;重复实验后的Na OH-GF（Na OH-GF-Repeatedly）仍然完全亲水;傅里叶红外光谱（FT-IR）表明Raw-GF,Na OH-GF和Na OH-GF-Repeatedly显示出相似的吸收峰,但Na OH-GF和Na OH-GF-Repeatedly的峰比Raw-CF的峰强得多;线性扫描伏安法（LSV）表明改性后的石墨毡具有更强的催化氧还原活性,Na OH-GF-Repeatedly仍然表现较好的电催化氧还原活性;阴极过氧化氢（H₂O₂）的积累实验表明,在相同的电流密度下,改性后的石墨毡产生更多的H₂O₂;电子顺磁共振（EPR）结果表明,在阴极电流密度为5.17 m A·cm^-2,改性后的石墨毡产生更多的羟基自由基（·OH）。因此,Na OH改性的石墨毡具有更优异电催化性能。实验选取了来自广东省云浮市某养猪场废水处理工艺中的一级好氧池废水。采用超高分辨四极杆组合静电场轨道阱液质联用仪（LC-MS-MS）对水质进行解析,检出废水中含有土霉素、林可霉素、肾上腺素、去甲肾上腺素、氨基比林、二苯甲酮、双氯芬酸、二苯胺、磷酸三丁酯、磷酸三异丁酯、4-氨基联苯、加巴喷丁、恶霜灵、传明酸、速灭威和灭杀威等难生物降解物质。以养殖废水中检出的主要抗生素-土霉素为对象,进一步研究电解过程对土霉素降解效果的影响。结果表明:阴极电流密度是影响土霉素降解效率的重要因素,在EF–Pt/Na OH-GF系统中,随着阴极电流密度从0.86 m A·cm^-2增加到5.17 m A·cm^-2,30s内土霉素（44μM）的去除率从66%增加到98%(K_app,OTC:0.061到0.200 s^-1)。当阴极电流密度为5.17 m A·cm^-2时,土霉素（22,44和66μM）在EF–Pt/Na OH-GF中分别在40,60和90 s后完全去除,而相同的时间下在EF–Pt/Raw-GF中没有完全去除;EF–Pt/Na OH-GF对土霉素（44μM）的降解效率远高于阳极氧化系统（Pt/Na OH-GF）。当阴极电流密度为5.17 m A·cm^-2时,30min后,44μM土霉素对应的化学需氧量(COD_Cr)在EF–Pt/Raw-GF和EF–Pt/Na OH-GF中的去除率分别为59.2%和83.7%。在阴极电流密度为5.17 m A·cm^-2下,EF–Pt/Na OH-GF中重复五次实验,50s后土霉素的去除率为98.2-98.8%。以超高分辨四极杆组合静电场轨道阱液质联用仪（LC-MS-MS）分析电解过程土霉素的降解产物,结果表明,土霉素在EF–Pt/Na OH-GF电解系统中可通过以下六条途径被降解:羟基化（+16 Da）,仲醇氧化（–2 Da）,脱甲基化（–14 Da）,脱羰基化（–28 Da）,脱水（–18 Da）和脱氨基化（–15 Da）。当阴极电流密度为5.17 m A·cm^-2,在Na OH-GF作阴极和Pt作阳极的电芬顿系统（EF–Pt/Na OH-GF）中处理一级好氧废水,电解10 min后一级好氧废水的BOD₅/COD_Cr从0.09上升至0.57,p H从6.57下降至3.92,废水的可生化性显著提高。以养殖系统中分离鉴定的常见多重耐药菌—霍氏肠杆菌为对象,研究了电解过程对霍氏肠杆菌活性及其抗性基因丰度的影响。在阴极电流密度为5.17 m A·cm^-2的Pt/Na OH-GF系统中,180 min后霍氏肠杆菌的菌悬液OD₆₀₀从0.45下降至0.26,p H从6.84上升至8.76,电导率从9.12 ms·cm^-1上升至9.78 ms·cm^-1。EF–Pt/Na OH-GF中,30min时OD₆₀₀和p H有明显的下降,180 min后,OD₆₀₀从0.46下降至0.17,p H从6.64下降至4.76,电导率从9.22 ms·cm^-1上升至10.42 ms·cm^-1。电镜的结果表明霍氏肠杆菌在Pt/Na OH-GF和EF–Pt/Na OH-GF中电解后都有破损,EF–Pt/Na OH-GF对细菌的破坏更严重。流式细胞仪、稀释涂布平板和荧光素酶测定ATP结果表明Pt/Na OH-GF和EF–Pt/Na OH-GF对霍氏肠杆菌都有较好的杀灭效果,EF–Pt/Na OH-GF系统对细菌活性影响更大。DNA分析结果表明,在Pt/Na OH-GF中电解180 min后,tet A,tet O,EBC和FOX的相对丰度有显著降低,去除率分别为37%、75%、30%和73%;而sul II相对丰度有微量上升,增加率为15%。在EF-Pt/Na OH-GF中电解180 min后,tet O和FOX的相对丰度都有降低,去除率分别为47%和74%;而tet A,sul II和EBC的相对丰度有上升,增加率分别146%、173%和51%。该研究为提高一级好氧废水的可生化性、去除不可生物降解的抗生素以及削减抗性菌及其抗性基因提供了依据,相关机理仍需深入研究,并可能为实际应用提供启示。