氧化石墨烯(GO)是一种性能优异的新型碳材料,具有较高的比表面积和表面丰富的官能团,它被广泛用于复合材料、柔性锂离子电池、吸附材料等领域,它的广泛应用势必会导致含GO的废水大量增加,而市政废水处理系统是含有GO的污水的潜在受体,目前对GO的慢性毒性对此系统的影响知之甚少。为了更全面了解GO对污水处理系统性能及微生物群落的影响,本文首先探究了高浓度GO材料泄露进入城市污水处理系统对污水处理系统短期影响。然后考察了进水中浓度不断升高的GO对序批式活性污泥系统的有机物去除、脱氮效果以及微生物群落的影响。最后对低浓度GO在稳定运行的序批式活性污泥系统中长期存在的情况做了进一步的探索,对反应器性能以及微生物群落结构的变化做了详细的分析,并对比不同GO浓度对微生物群落影响的差别。主要研究结果如下:(1)在短期影响的试验中,160 mg/L的GO使得反应器化学需氧量(COD)去除性能下降、240 mg/L的GO使得总氮(TN)的去除性能下降约20%,微生物活性变弱。GO浓度越高活性污泥所受影响越大导致出水N的去除受到的抑制作用越显著。GO会激发活性污泥抵御环境变化的能力,同时使微生物代谢活性降低,活性污泥的脱氢酶活性随着GO浓度的升高受到的抑制越强。而且活性污泥在GO的作用下由聚集的紧密状态转变为松散和杂乱,严重影响微生物原有的群落形态。(2)在提高GO浓度的试验中,COD、氨和磷酸盐的去除性能下降。低浓度的GO(1-10 mg/L)对氨和磷酸盐的去除性能影响更大。每个浓度梯度下,去除效率都有一定的恢复趋势。16S rRNA基因测序的结果表明,长期接触GO会显着改变活性污泥微生物群落的组成和结构。具体而言,随着GO浓度的增加,细菌的丰富度和均匀度指数均降低。添加GO后观察到细菌群落结构发生了显着变化,然后在不添加GO的恢复阶段稍有恢复。此外,功能细菌,如脱氯单胞菌,亚硝化单胞菌,硝化螺旋菌,地氟球菌和金黄色杆菌明显转移,这将导致养分去除性能降低和胞外聚合物(EPS)产生量的减少。(3)长期投加低浓度GO会使EPS中多糖的含量最多增加约50%来使其适应GO环境,因而会轻微影响活性污泥的沉降性能。低浓度GO的污水对活性污泥处理系统有机物去除的负面影响较小,但低浓度GO的吸附能力影响了出水中有机物的浓度变化,维持在低水平的GO浓度可能对出水效果有积极作用。脱氮的功能菌中反硝化细菌占比由2.03%降低到0.72%,对利于氨氮去除效果的菌属有促进效果。微量GO对反硝化菌活性的促进作用。磷去除效果影响较大,随着时间的增加,去除效果有逐渐恢复的趋势。低浓度GO对污水处理系统性能及微生物群落的影响能为污水处理厂处理石墨烯基纳米材料污染物提供科学依据。