土霉素生产废水中有很高浓度的土霉素残留，会通过抑制核心微生物活性 的方式抑制生物处理系统的处理效果，并显著诱导抗性基因（Antibiotics resistance genes，ARGs）的发展。因此，在土霉素生产废水进入生物处理系统 之前，需通过预处理去除残留土霉素。基于此，我们课题组研究出强化水解预 处理技术，并对其进行了初步的验证。本研究在此基础上，探究了强化水解消 除土霉素对生物系统抑制性的微观机理，阐明了抗性发展被阻断的机制，论文 取得以下成果：

      1. 高浓度土霉素胁迫下，厌氧消化（Anaerobic digestion，AD）系统中一些 重要的水解/发酵细菌失去了在系统中的优势地位，特别是互养产乙酸菌 synergistaceae_norank 的丰度急剧下降，导致水解发酵、产乙酸的代谢链条被破 坏，因此系统被严重抑制，且抗性被严重诱导。抗性的发展在不同土霉素浓度 胁迫下表现出差异：低土霉素浓度阶段（0 mg/L - 5 mg/L），抗性基因的总丰度 从 0.13 拷贝数/细胞（cpc）增加到 0.26 cpc，在较高土霉素的阶段（25 mg/L - 100 mg/L），抗性总丰度几乎保持在 0.3 cpc，土霉素浓度上升至 150 mg/L 和 200 mg/L 后，总抗性分别增加到 0.48 cpc 和 1.3 cpc，在 200 mg/L 土霉素胁迫下， 多重耐药被显著诱导。

        2.即使投加与抑制系统相同浓度的土霉素，引入强化水解预处理的厌氧系 统性能未受抑制，优势菌群在不同实验阶段发生了轻微的更替，特别是高土霉 素浓度的阶段（150 mg/L - 200 mg/L），一些菌属如 Blvii28_wastewater sludge_group（5.7% - 0.15%）的丰度显著下降，另一些菌属如 Macellibacteroides （0.3% - 21.3%）和 Porphyromonadaceae （0.1% - 3.0%）的丰度显著增加，但 总体上重要的水解/发酵/产乙酸细菌的总丰度与未投加土霉素时差异不大，互 养产乙酸菌的总丰度也未降低（7.19% - 9.75%），但发生了更替：Syntrophobacter （5.8% - 7.2%）取代 Synergistaceae_norank（1.1% - 1.3%）成为优势的互养产乙 酸菌属，说明产乙酸的链条没有被破坏，同时在引入强化水解后诱导抗性基因 发展的多种途径被阻断。

     3. 研究了被 200 mg/L 土霉素严重抑制的生物处理系统在 91 天内的恢复过 程：第一阶段 UASB 在 2 g COD/L/d 的有机容积负荷（Organic load rate，OLR） 下运行 36 天，完全恢复了对溶解性化学需氧量（SCOD）的去除性能。性能的 恢复是由重要的功能细菌的反弹引起的，这些细菌包括 Mesotoga、Longilinea, Lentimicrobiu， vadinHA17_norank 和 Synergistaceae_norank 等。 好氧反应器 中，第 64 天实现完全硝化。在 91 天的实验过程中，两个反应器内总抗性丰度 分别从 1.01（拷贝数/16S rRNA）和 1.11 缓慢下降到 0.27 和 0.3，依然高于未添 加土霉素（Oxytetracyline，OTC）时的抗性水平，这应与吸附态的土霉素有关， 因此充分削减吸附态土霉素才能进一步去除抗性。

      4. 通过构建强化水解、厌氧消化、缺氧反硝化、好氧、芬顿氧化耦合的土 霉素生产废水处理工艺，研究了碳、氮的脱除效果、可行性和经济性。研究发 现系统的出水 COD 保持在 200 mg/L 以下，在硝化液回流比为 100% 时，总氮 （Total nitrogen，TN）的去除可达 48.5%；同时在生物处理各段，抗性基因并 未显著富集：厌氧段、缺氧段和好氧段总抗性丰度分别在 4.4 ×10-2（拷贝数/16S rRNA）- 1.2×10-1、7.7×10-2 - 1.4×10-1 和 8.8×10-2 - 1.8×10-1 的范围内波动。对一 个日处理量为 6000 吨的强化水解和生物处理单元的热平衡估算表明，热量自 给率为 63.4%，本研究结果为制定经济高效的抗生素生产废水处理策略提供了 有益的参考。