发酵类抗生素生产废水中残留抗生素及相关物质（残留效价）含量高，对废水生物处理系统微生物群落结构以及废水处理效果影响显著，同时会导致抗性基因的产生和排放。前期研究表明强化水解预处理能够有效去除抗生素废水中的四环素、土霉素及残留效价。 然而 目前 制药行业 大宗生产的发酵类抗生素有几十种，这些抗生素 具有不同分子结构和效价活性官能团 深入认识不同类型 发酵类抗生素 的水解特性和机制对于推动该技术在行业废水处理中的应用至关重要。
     本研究围绕什么是决定 不同结构 抗生素的强化水解效能的关键因子 和如何进一步增强水解效能这两个 科学问题首先考察了实际红霉素生产废水生物处理系统中抗生素 、 效价 残留 和抗性基因分布特征 ；在 14种发酵类抗生素的强化水解效果的基础上 建立 了 基于 前线 分子轨道理论的发酵类抗生素半经验强化水解效能预测模型 ；对于难进行 强化水解的卡那霉素，研究了水热处理技术对 卡那霉素废水残留 效价的降解效果和机制 ；最后 利用 CaO/MgO固体碱 探索 在 相对温和条件下 催化 水解 去除 废水中链霉素的效果和机制。 论文取得以下主要成果：
     1. 针对 红霉素 A生产废水处理系统 进行抗生素 、 效价 残留 和抗性基因研究发现 抗生素转化物质贡献了主要的残留效价 。 高浓度红霉素 A及相关效价物质对厌氧 处理 具有较强抑制作用 其在 一级厌氧段的 去除主要通过污泥 吸附，而在二级厌氧段和好氧段 则 通过 生物降解。 废水中 红霉素 效价 残留造成生物系统 大环内酯类 和其它类型 抗性基因 富集 。 红霉素系统污泥的抗性基因 丰度 显著高于 淀粉和肌苷 发酵 废水 处理 系统 污泥 。上述结果 表明 为阻断废水处理系统中抗性基因的产生，需对 生物处理 进水中的 残留 效价物质进行预处理 去除 。
     2. 评价了国内大宗生产的 6大类 14种发酵类抗生素 的 强化水解效果， 在此基础上基于前线分子轨道理论构建了不同类型抗生素强化水解效能预测 的半经验 模型 R2 = 0.452 - 0.884, p < 0.05）），发现抗生素分子结构的能隙值EEELUMO-EHOMO）是决定强化水解效能的关键因素之一。 抗生素 结构 的 反应活性 和水解 效能 密切 相关 ，因此发酵类抗生素可以分为难水解和易水解两种类型 。 进一步 通过 密度 泛函理论（ DFT 计算、 UPLC-QTOF-MS和 UPLC-ESI-MS/MS确定链霉素和大观霉素的水解基团为糖苷键、链霉糖或者半缩酮结构， 在强化水解过程中，链霉素和大观霉素的水解基团 被破坏形成了具有较低效价的产物。
     3. 针对E较高而难 水解的抗生素的去除，以 卡那霉素 为研究对象探讨了水热处理技术对卡那霉素和效价的 去除 效果和机制 。发现反应温度显著影响 卡那霉素 效价去除效果， 水解是水热过程中 的主要机制。针对实际 卡那霉素废水 进行水热处理，发现在废水 CODCr为 100 000 mg/L的情况下， 卡那霉素效价去除可达97.9%。 厌氧评价过程中甲烷产量是未预处理的 2.3倍，表明水热反应对于难水解抗生素 废水 是一种可选择的高效预处理技术。
      4. 利用 CaO/MgO固体碱可以在相对温和条件下实现链霉素的水 解，与均相反应 体系相比 在相同温度下 链霉素水解半衰期 缩短了 4.4倍 。 通过 CO2程序升温脱附 、 DFT计算 与 UPLC-QTOF-MS探究链霉素的降解机制 ，发现 固体碱通过其表面的强碱性位攻击链霉素中连接链霉糖环结构的两个醚键，导致四个极低效价水解产物的产生。 CaO/MgO能够在 2 h内从链霉素生产废水（链霉素： 2 218 mg/L CODCr 10 178 mg/L）中去除 98%的 链霉素及其 残留效价 。
     本研究为 制药行业废水抗生素的高效去除技术开发和应用提供重要的科学基础。