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非甾体抗炎药(Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs,NSAIDs)近年来在环境中被频繁检出,而传统的污水处理工艺难以将其完全去除。虽然环境中的NSAIDs浓度以g/L甚至ng/L的级别存在,但是具有持久性、生物累积性和毒性等特性,会对动植物甚至人类健康带来危害,故需要寻求一种高效去除NSAIDs有机污染物的方法。本文选取NSAIDs中检出率较高的萘普生和双氯芬酸为代表,基于电场/磁场叠加效应构建降解NSAIDs的三维电/磁生物膜反应器(Three-Dimensional Biofilm Electrode Magnetism Reactors,3DBEMR)体系,秉承着以废治废的原则,利用浮选尾渣制备高效的粒子电极,作为3DBEMR体系的填料,研究对萘普生和双氯芬酸的降解效能,探讨了降解机理,并采用高通量测序进一步分析电场/磁场对微生物群落结构的叠加效应,对降解双氯芬酸和萘普生提供理论支撑。相关内容和结果如下:以浮选尾渣为原料,泥土为粘结剂,可溶性淀粉为成孔剂,质量比定为16:3:1,采用高温烧结的方法,设置烧结温度为1170℃,保温时间为40 min,完成浮选尾渣基粒子电极的制备。选择5 mT的磁场强度和0.29 mA/cm~2的电流密度,并与三维生物膜反应器(Three-Dimensional Biofilm Reactor,3DBR)、三维电生物膜反应器(Three-Dimensional Biofilm Electrode Reactor,3DBER)和三维磁生物膜反应器(Three-Dimensional Biofilm Magnetism Reactor,3DBMR)体系作对比,研究3DBEMR体系对萘普生和双氯芬酸的降解效能,结果显示3DBEMR体系在电场和磁场的叠加作用下去除效果最佳,相对于3DBR体系对萘普生(双氯芬酸)的平均去除率提高了75.24%(62.66%)。3DBEMR体系中污染物的降解是电/磁吸附氧化和电/磁生物降解共同作用的结果,其中电/磁吸附氧化的贡献率最大。吸附作用和生物降解对萘普生(双氯芬酸)的贡献率仅为11.87%(15.40%)和6.43%(12.81%),磁场会提高这两种机理的效果,但是提高的去除率小于5%,电场的加入提供了电催化氧化作用,能够产生强氧化性的羟基自由基,从而大幅度提高萘普生和双氯芬酸的去除率。相比于3DBR体系,3DBEMR体系中的降解机理除了物理效应和生物效应外,还包括电/磁叠加效应,且电/磁叠加效应高于磁效应和电效应之和,由此说明3DBEMR体系中不仅发挥了单独电效应和磁效应的作用,还具有协同作用。电场和磁场均能提高微生物脱氢酶活性,电场和磁场叠加效果更强,因此相比与其他三个反应器,3DBEMR中微生物脱氢酶活性最强。3DBMR中生物量最大,而3DBER最低,说明磁场促进微生物生长繁殖,而电流可能会杀死一部分微生物。扫描电镜图片显示3DBR和3DBMR反应器中的粒子电极表面的微生物以丝状菌、杆菌和球菌为主,3DBER和3DBEMR中丝状菌很少,以杆菌和球菌为主。高通量测序结果表明磁场可提高物种丰富度和多样性,而电流因为对微生物筛选作用,使二者相对较低。3DBEMR样本中的Proteobacteria(变形菌门)占比92%,是绝对优势菌门,对有机物的降解发挥了重要作用;优势菌属是Methylophilus(嗜甲基菌属)(41.66%)和Methyloversatilis(丙酸杆菌属)(18.79%),二者均具有去除难降解有机物的功能,这与3DBEMR体系对萘普生和双氯芬酸去除率高于其他体系的结论相印证。从宏观上分析各样本中群落的差异性,发现3DBR和3DBMR样本中群落组成较为相似,证明磁场对群落结构的影响不大,而电流使3DBER和3DBEMR样本与其他样本差异性明显。