非甾体抗炎药（Non-steroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs）是一种具有抗炎、镇痛、解热作用的药物。由于其使用量大、检出率高、持续不断地排放及对人类和生态环境的潜在风险,是水环境中广被关注的一类新兴污染物。毒性调查数据显示,ng/L的NSAIDs长期暴露即可对生态系统产生不良影响。因此,对其有效去除尤为必要。污水处理厂是NSAIDs的主要聚集地和进入环境水体的重要源,NSAIDs在污水处理厂的去除是控制其对水生生态系统和人体健康产生不良影响的重要手段。目前,NSAIDs在污水生物处理系统的去除机制尚不清晰,有效的强化去除技术更为缺乏。本研究选择水环境中检出频率较高的三种NSAIDs—双氯芬酸（Diclofenac,DCF）、萘普生（Naproxen,NPX）和布洛芬（Ibuprofen,IBP）为研究对象,以环境浓度5-500μg/L为进水浓度。重点考察污水生物处理系统硝化细菌和异养细菌对环境浓度的三种NSAIDs的去除动力学及其代谢机制,进一步通过优化有机负荷和生物膜载体（填料类型）强化污水中NSAIDs的去除。主要研究结果如下:1.硝化细菌及异养细菌降解NSAIDs动力学研究污水生物处理过程,吸附、水解、挥发作用对三种NSAIDs的去除不明显（去除率＜10%）,生物降解对NSAIDs去除起主要贡献。硝化细菌对DCF（k=0.3002（L/（g MLSS·d）））的去除能力较强。异养细菌对 NPX（k=0.36（L/（g MLSS·d）））和 IBP（k=0.3202（L/（g MLSS·d）））去除能力较强。活性污泥中硝化细菌和异养细菌共同参与了三种NSAIDs的转化,三种NSAIDs的去除速率常数略大于异养细菌对三种NSAIDs的去除速率常数。DCF的非生物硝化转化机制在pH低时对其转化作用明显,其参与反应的是游离亚硝酸。硝化细菌对DCF的转化与氨氧化速率显著正相关。2.活性污泥降解NSAIDs的数学模型N-ASM研究活性污泥中三种NSAIDs去除的数学模型预测结果表明:当硝化细菌和异养细菌共存时,硝化细菌对DCF去除的量与异养细菌相当,而硝化细菌对NPX和IBP去除的贡献微乎其微,这两种NSAIDs在活性污泥中主要依靠异养细菌的作用而去除。另外,随着进水COD浓度的提高,异养细菌对这三种NSAIDs去除量有所提升。3.硝化细菌及异养细菌降解NSAIDs的途径研究硝化细菌及异养细菌对DCF的降解产物和转化途径为:共检出9种硝化细菌降解DCF的中间代谢产物,12种异养细菌降解DCF的中间代谢产物。羟基化、氧化、脱羰基是硝化细菌和异养细菌对DCF共同的转化反应,但异养细菌降解DCF过程中发生的硫化反应和还原脱氯在硝化细菌转化DCF的实验中未检出。DCF羟基化的产物4-OH-DCF、5-OH-DCF是硝化细菌和异养细菌转化DCF的关键步骤,这两种羟基化产物在硝化细菌转化DCF实验中的生成速率明显比其在异养细菌转化DCF实验中快,因此硝化细菌对DCF的转化速率高于异养细菌对DCF的转化。硝化细菌及异养细菌分别对NPX和IBP的降解产物和转化途径为:异养细菌对NPX、IBP的转化反应类型更丰富。未检出硝化细菌降解NPX和IBX的中间产物,在异养细菌降解实验中检出三种NPX的羟基化转化产物、二种IBP的羟基化转化产物。除羟基化反应外,羰基化反应参与了异养细菌对IBP的转化。4.小试反应器中NSAIDs的生物强化去除初步研究小试反应器中5组不同有机负荷和3组不同比表面积载体生物膜强化NSAIDs去除的实验表明:提高有机负荷有利于三种NSAIDs的去除,尤其对DCF去除效果的提升较明显（从31.66%到88.38%）。中等比表面积填料的MBBR生物膜有利于三种NSAIDs的去除。不同反应器对NSAIDs的去除效果与反应器中活性污泥微生物生理生化活性（ATP,TTC-DHA）呈正相关。