三氯生對(duì)活性污泥運(yùn)行效能的多重影響及遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制解析一、引言1.1研究背景與意義三氯生（Triclosan，TCS），化學(xué)名為2,4,4'-三氯-2'-羥基二苯醚，是一種被廣泛應(yīng)用的廣譜抗菌劑。因其具備良好的抗菌、抗真菌和抗病毒特性，在眾多領(lǐng)域都有它的身影。在個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中，如洗手液、沐浴露、牙膏等，三氯生能夠有效抑制細(xì)菌滋生，保持產(chǎn)品的衛(wèi)生品質(zhì)，為消費(fèi)者提供清潔與健康保障。在醫(yī)療領(lǐng)域，它被用于傷口消毒噴霧劑、醫(yī)療器械消毒劑等，有助于預(yù)防和控制感染，對(duì)醫(yī)療環(huán)境的衛(wèi)生維護(hù)起著重要作用。在紡織工業(yè)，通過將三氯生混入熔融聚合物紡絲，制得的抗菌纖維可加工成抗菌織物，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療防護(hù)、日常穿著等領(lǐng)域，滿足人們對(duì)衛(wèi)生與舒適的需求。隨著三氯生的大量生產(chǎn)和使用，其在環(huán)境中的殘留問題日益凸顯。生活污水、工業(yè)廢水的排放，使得三氯生不可避免地進(jìn)入各類水體。研究表明，在河流、湖泊、海洋等自然水體中都檢測(cè)到了三氯生的存在。在一些污水處理廠的進(jìn)水中，三氯生濃度可達(dá)152-21900ng?L?1，二級(jí)出水和污泥中分別為4-2700ng?L?1和90-27978ng?g?1。不僅如此，三氯生還會(huì)通過吸附等作用存在于土壤和沉積物中，進(jìn)一步擴(kuò)散至整個(gè)生態(tài)環(huán)境，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的平衡構(gòu)成潛在威脅?；钚晕勰喾ㄗ鳛槲鬯幚淼暮诵墓に?，在去除污水中污染物方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用?；钚晕勰嘀械奈⑸锿ㄟ^代謝活動(dòng)，將污水中的有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。然而，三氯生的存在可能會(huì)干擾活性污泥中微生物的正常代謝和群落結(jié)構(gòu)。一方面，三氯生的抗菌特性可能抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖，影響活性污泥的活性；另一方面，微生物群落結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)致活性污泥對(duì)污染物的去除能力下降，從而影響污水處理廠的運(yùn)行效能。研究三氯生對(duì)活性污泥運(yùn)行效能的影響，具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。這有助于深入了解三氯生在污水處理系統(tǒng)中的環(huán)境行為和生態(tài)效應(yīng)，為評(píng)估其對(duì)水環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，能夠?yàn)槲鬯幚韽S應(yīng)對(duì)三氯生污染提供理論指導(dǎo)，優(yōu)化處理工藝，提高處理效率，確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。通過研究三氯生在活性污泥中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理，還有助于開發(fā)針對(duì)三氯生污染的有效控制和治理技術(shù)，減少其在環(huán)境中的殘留和危害，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人類健康，促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著三氯生環(huán)境殘留問題的日益突出，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞三氯生對(duì)活性污泥的影響及遷移轉(zhuǎn)化展開了多方面研究。在國(guó)外，早期研究就關(guān)注到三氯生對(duì)活性污泥微生物的毒性效應(yīng)。有研究表明，低濃度的三氯生就能抑制活性污泥中部分微生物的酶活性，從而影響其代謝功能。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三氯生濃度達(dá)到一定程度時(shí)，活性污泥的呼吸速率明顯下降，這意味著微生物的有氧代謝過程受到阻礙，進(jìn)而影響活性污泥對(duì)污染物的分解能力。在對(duì)三氯生在活性污泥中的遷移轉(zhuǎn)化研究中，利用先進(jìn)的分析技術(shù)，如液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-MS/MS），檢測(cè)出三氯生在活性污泥中的多種代謝中間產(chǎn)物，并推測(cè)出可能的轉(zhuǎn)化路徑，發(fā)現(xiàn)三氯生主要通過微生物的代謝作用發(fā)生轉(zhuǎn)化，部分中間產(chǎn)物的毒性甚至高于三氯生本身。國(guó)內(nèi)研究也取得了豐碩成果。有學(xué)者通過長(zhǎng)期的污水處理廠實(shí)地監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，深入探究三氯生對(duì)活性污泥脫氮除磷性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，三氯生會(huì)干擾活性污泥中氮循環(huán)相關(guān)微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致硝化和反硝化過程受到抑制，使得出水的總氮含量升高。在對(duì)活性污泥中微生物群落結(jié)構(gòu)的分析中，運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)，揭示了三氯生脅迫下微生物群落結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)一些對(duì)三氯生具有耐受性或降解能力的微生物種群豐度發(fā)生改變。盡管國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域已取得一定進(jìn)展，但仍存在一些不足與空白。當(dāng)前研究多集中在單一濃度三氯生對(duì)活性污泥短期影響的分析，而實(shí)際環(huán)境中三氯生濃度是動(dòng)態(tài)變化的，其長(zhǎng)期、復(fù)合污染條件下對(duì)活性污泥的影響研究相對(duì)匱乏。對(duì)于三氯生在活性污泥中遷移轉(zhuǎn)化的微觀機(jī)制，尤其是涉及到微生物基因表達(dá)和蛋白質(zhì)組學(xué)層面的研究還不夠深入，無法全面揭示三氯生與活性污泥微生物之間的相互作用關(guān)系。在活性污泥處理工藝應(yīng)對(duì)三氯生污染的優(yōu)化策略方面，缺乏系統(tǒng)性的研究和實(shí)際工程應(yīng)用案例，難以有效指導(dǎo)污水處理廠的運(yùn)行管理。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究圍繞三氯生對(duì)活性污泥的影響及遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理展開，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。探究三氯生對(duì)活性污泥運(yùn)行效能的影響，通過在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建活性污泥處理系統(tǒng)，設(shè)置不同濃度梯度的三氯生添加組，持續(xù)監(jiān)測(cè)活性污泥對(duì)化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷等常規(guī)污染物的去除率變化。在為期[X]天的實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，定期采集水樣進(jìn)行分析，對(duì)比不同三氯生濃度下活性污泥對(duì)污染物的去除效果，分析三氯生濃度與去除率之間的相關(guān)性，評(píng)估三氯生對(duì)活性污泥處理效能的抑制或促進(jìn)作用。研究三氯生對(duì)活性污泥中微生物活性和群落結(jié)構(gòu)的影響，利用熒光素二乙酸酯（FDA）水解法測(cè)定活性污泥中微生物的整體活性，通過分析FDA水解產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度變化，反映微生物酶活性的改變，進(jìn)而了解三氯生對(duì)微生物代謝活性的影響。運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)活性污泥中的微生物16SrRNA基因進(jìn)行測(cè)序，分析微生物群落的組成和結(jié)構(gòu)變化，確定在三氯生作用下，優(yōu)勢(shì)微生物種群的演替規(guī)律，以及對(duì)三氯生具有耐受性或降解能力的微生物種類和相對(duì)豐度變化。研究三氯生在活性污泥中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，采用同位素標(biāo)記技術(shù)，將三氯生標(biāo)記為[具體同位素標(biāo)記形式]，添加到活性污泥系統(tǒng)中。通過定期采集活性污泥樣品，利用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-MS/MS）等分析儀器，檢測(cè)三氯生及其代謝產(chǎn)物在活性污泥中的濃度和分布情況，追蹤三氯生在活性污泥中的遷移路徑，確定其在活性污泥中的吸附、解吸、生物降解等過程的速率和程度。解析三氯生在活性污泥中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理，從微生物代謝途徑、化學(xué)反應(yīng)機(jī)制等層面深入探究三氯生的轉(zhuǎn)化過程。通過分析三氯生在活性污泥中的代謝中間產(chǎn)物，結(jié)合微生物基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，研究微生物參與三氯生降解的關(guān)鍵酶和代謝途徑，揭示三氯生在活性污泥中遷移轉(zhuǎn)化的微觀機(jī)制，明確影響其遷移轉(zhuǎn)化的主要因素，如微生物種類、環(huán)境條件（溫度、pH值、溶解氧等）等。在實(shí)驗(yàn)方法上，采用序批式反應(yīng)器（SBR）進(jìn)行活性污泥培養(yǎng)和三氯生添加實(shí)驗(yàn)，SBR反應(yīng)器具有操作靈活、占地面積小、能有效模擬實(shí)際污水處理過程中水質(zhì)水量變化等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)反應(yīng)器的有效容積為[X]L，通過控制進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水等階段的時(shí)間和條件，維持活性污泥的正常運(yùn)行。在進(jìn)水中添加不同濃度的三氯生溶液，設(shè)置對(duì)照組不添加三氯生，每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)平行，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。使用高效液相色譜儀（HPLC）測(cè)定三氯生及其代謝產(chǎn)物的濃度，HPLC配備C18色譜柱，以甲醇和水為流動(dòng)相，通過優(yōu)化流動(dòng)相比例和流速，實(shí)現(xiàn)對(duì)三氯生及其代謝產(chǎn)物的有效分離和定量檢測(cè)。采用熒光定量PCR（qPCR）技術(shù)分析活性污泥中與三氯生降解、氮循環(huán)等相關(guān)功能基因的豐度變化，通過設(shè)計(jì)特異性引物，對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行擴(kuò)增和定量分析，揭示三氯生對(duì)微生物基因表達(dá)的影響。利用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）觀察活性污泥中微生物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)變化，在三氯生添加前后，采集活性污泥樣品進(jìn)行固定、脫水、包埋等處理后，在顯微鏡下觀察微生物的表面形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)等，分析三氯生對(duì)微生物形態(tài)的影響。二、三氯生及活性污泥概述2.1三氯生性質(zhì)與應(yīng)用三氯生，化學(xué)名稱為2,4,4'-三氯-2'-羥基二苯醚，其分子式為C_{12}H_{7}Cl_{3}O_{2}，分子量達(dá)到289.54。從結(jié)構(gòu)上看，三氯生由兩個(gè)苯環(huán)通過醚鍵相連，其中一個(gè)苯環(huán)上含有一個(gè)羥基，另一個(gè)苯環(huán)上則有三個(gè)氯原子取代基。這種獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了三氯生一系列特殊的理化性質(zhì)。在物理性質(zhì)方面，三氯生呈現(xiàn)為微具芳香的白色結(jié)晶性粉末，這使得它在外觀上易于識(shí)別。其熔點(diǎn)處于55-57°C之間，這一熔點(diǎn)特性決定了它在常溫下的固態(tài)穩(wěn)定性。三氯生幾乎不溶于水，在水中的溶解度僅為10mg/L，這限制了它在水溶液體系中的分散性。不過，它在乙醇、丙酮和甲醇等有機(jī)溶劑中卻極易溶解，這一特性為其在實(shí)際應(yīng)用中的配方設(shè)計(jì)提供了更多的選擇空間，例如在一些需要將三氯生溶解后添加到產(chǎn)品中的場(chǎng)景，就可以利用這些有機(jī)溶劑來實(shí)現(xiàn)均勻分散。此外，三氯生還微溶于石油醚，進(jìn)一步豐富了其在不同溶劑體系中的溶解特性。從化學(xué)性質(zhì)來看，三氯生具有高度的穩(wěn)定性。在低于200℃的環(huán)境中，它能保持性狀穩(wěn)定，即使在280-290℃的高溫下也不會(huì)迅速分解。這種熱穩(wěn)定性使得三氯生在各種加工和儲(chǔ)存條件下都能保持其化學(xué)結(jié)構(gòu)和抗菌性能的完整性。其溶液在酸、堿環(huán)境中均能穩(wěn)定存在，這意味著三氯生在不同pH值條件下的應(yīng)用場(chǎng)景中都能發(fā)揮作用，無論是在酸性的護(hù)膚產(chǎn)品中，還是在堿性的清潔用品里，都能保持其抗菌活性。三氯生作為一種廣譜抗菌劑，其抗菌作用機(jī)制主要是通過直接作用于微生物細(xì)胞壁，破壞細(xì)胞壁的通透性，使細(xì)胞內(nèi)容物大量漏出或有害物質(zhì)大量滲入，最終導(dǎo)致微生物死亡。這種作用機(jī)制使得三氯生對(duì)細(xì)菌繁殖體具有較強(qiáng)的殺滅作用，尤其是對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的作用比對(duì)革蘭氏陰性菌更強(qiáng)。它對(duì)真菌也有明顯的殺菌作用，其殺菌效果與氯已定類似，但比季銨鹽類作用略強(qiáng)。在對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的殺滅作用上，三氯生比氯已定更具優(yōu)勢(shì)，不過對(duì)銅綠假單胞菌的效果則不如氯已定?；谶@些優(yōu)良的抗菌性能，三氯生在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在醫(yī)藥領(lǐng)域，它被用于手術(shù)前的皮膚消毒，能有效減少手術(shù)過程中的感染風(fēng)險(xiǎn)，保障患者的手術(shù)安全。在傷口消毒噴霧劑中，三氯生可以快速殺滅傷口周圍的細(xì)菌，防止傷口感染，促進(jìn)傷口愈合。醫(yī)療器械消毒劑中添加三氯生，能夠確保醫(yī)療器械在使用前后的衛(wèi)生，避免交叉感染。在個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品方面，三氯生的應(yīng)用更是十分普遍。在牙膏中添加三氯生，能夠抑制口腔細(xì)菌的生長(zhǎng)，預(yù)防牙齦炎和牙周炎等口腔疾病，保持口腔清潔和健康。洗手液和洗面奶中加入三氯生，有助于清潔皮膚，減少細(xì)菌滋生，為消費(fèi)者提供更衛(wèi)生的清潔體驗(yàn)。除臭劑中三氯生的存在可以抑制產(chǎn)生異味的細(xì)菌，保持身體清新。在紡織工業(yè)中，三氯生通過混入熔融聚合物紡絲，均勻分散在纖維內(nèi)部，制得抗菌纖維，進(jìn)而加工成抗菌織物。這些抗菌織物廣泛應(yīng)用于醫(yī)療防護(hù)領(lǐng)域，如手術(shù)服、口罩等，能夠有效防止細(xì)菌傳播，保護(hù)醫(yī)護(hù)人員和患者的健康；在日常穿著領(lǐng)域，抗菌織物也能為消費(fèi)者提供更健康的穿著體驗(yàn)，減少因衣物滋生細(xì)菌而引起的皮膚問題。2.2活性污泥組成與運(yùn)行效能評(píng)估指標(biāo)活性污泥是一種由微生物群體、有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體，在污水處理過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其組成和運(yùn)行效能評(píng)估指標(biāo)對(duì)于理解污水處理機(jī)制和優(yōu)化處理工藝具有重要意義。活性污泥中的微生物群體豐富多樣，主要包括細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物。細(xì)菌在活性污泥中占據(jù)主導(dǎo)地位，是分解有機(jī)物的核心力量。不同種類的細(xì)菌具有不同的代謝功能，例如，假單胞菌屬能夠利用多種有機(jī)化合物作為碳源和能源，通過有氧呼吸將其分解為二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中有機(jī)物的去除；芽孢桿菌屬具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠在不同的環(huán)境條件下生存和繁殖，參與活性污泥對(duì)污染物的降解過程。真菌則在活性污泥中起到輔助分解復(fù)雜有機(jī)物的作用，它們能夠分泌多種酶類，將難以被細(xì)菌直接利用的大分子有機(jī)物分解為小分子，提高有機(jī)物的可生物降解性。原生動(dòng)物和后生動(dòng)物在活性污泥生態(tài)系統(tǒng)中處于較高的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，原生動(dòng)物如草履蟲、鐘蟲等，以細(xì)菌和有機(jī)顆粒為食，通過捕食作用控制細(xì)菌的數(shù)量和活性，維持活性污泥中微生物群落的平衡；后生動(dòng)物如輪蟲、線蟲等，不僅可以捕食原生動(dòng)物和細(xì)菌，還能促進(jìn)活性污泥的絮凝和沉降，改善活性污泥的沉淀性能。從物質(zhì)組成來看，活性污泥包含具有代謝功能活性的微生物群體（Ma），這些微生物通過自身的代謝活動(dòng)，將污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身生長(zhǎng)所需的物質(zhì)和能量，是活性污泥發(fā)揮凈化作用的關(guān)鍵部分；微生物內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物（Me），是微生物在代謝過程中產(chǎn)生的難以進(jìn)一步降解的物質(zhì)；由原污水挾入的難為細(xì)菌降解的惰性有機(jī)物質(zhì)（Mi），這些物質(zhì)在活性污泥處理過程中難以被微生物利用，會(huì)隨著污泥的排放而離開處理系統(tǒng)；以及由污水挾入的無機(jī)物質(zhì)（Mii），如各種金屬離子、礦物質(zhì)等，它們雖然不直接參與有機(jī)物的分解代謝，但可能會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)和活性產(chǎn)生影響。評(píng)估活性污泥運(yùn)行效能的指標(biāo)眾多，其中污泥濃度是一個(gè)重要參數(shù)?；旌弦簯腋」腆w（MLSS）表示在曝氣池單位容積混合液內(nèi)所含的活性污泥固體的總重量，單位為mg/L混合液或g/L混合液等。它反映了活性污泥中微生物量和惰性物質(zhì)的總和，較高的MLSS通常意味著活性污泥具有更強(qiáng)的處理能力，但過高的MLSS也可能導(dǎo)致污泥膨脹、供氧不足等問題。混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）則表示混合液活性污泥中有機(jī)性固體物質(zhì)部分的濃度，它更能準(zhǔn)確地反映活性污泥中微生物的含量，因?yàn)槿コ藷o機(jī)物質(zhì)的干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，MLVSS與MLSS的比值（f）常被用于評(píng)估活性污泥的質(zhì)量，對(duì)于生活污水，f值一般在0.75左右。污泥沉降比（SV）又稱30min沉降率，是指混合液在量筒內(nèi)靜置30min后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分率，以％表示。SV能夠直觀地反映活性污泥的沉降性能，正常情況下，活性污泥的SV值在15-30％之間。如果SV值過高，說明活性污泥的沉降性能變差，可能存在污泥膨脹等問題；反之，SV值過低則可能表示活性污泥的濃度過低，處理能力不足。污泥容積指數(shù)（SVI）簡(jiǎn)稱污泥指數(shù)，其物理意義是在曝氣池出口處的混合液，在經(jīng)過30min靜沉后，每g干污泥所形成的沉淀污泥所占的容積，以mL計(jì)。SVI的計(jì)算式為SVI=混合液（1L）30min靜沉形成的活性污泥容積（mL）/混合液（1L）中懸浮固體干重（g）。SVI值綜合考慮了污泥濃度和沉降性能，是評(píng)估活性污泥性能的重要指標(biāo)之一。一般來說，SVI值在50-150mL/g之間時(shí)，活性污泥的沉降性能良好；當(dāng)SVI值超過150mL/g時(shí)，活性污泥的沉降性能開始惡化，可能出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象；而當(dāng)SVI值低于50mL/g時(shí)，活性污泥的活性可能較低，處理效果不佳。這些活性污泥組成和運(yùn)行效能評(píng)估指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)、相互影響，全面了解和掌握這些指標(biāo)，有助于準(zhǔn)確評(píng)估活性污泥在污水處理過程中的性能，為優(yōu)化污水處理工藝、提高處理效率提供科學(xué)依據(jù)。三、三氯生對(duì)活性污泥運(yùn)行效能的影響3.1對(duì)污泥基本性能指標(biāo)的影響3.1.1對(duì)污泥濃度的影響污泥濃度是反映活性污泥中微生物數(shù)量和活性的重要指標(biāo)，其變化直接關(guān)系到活性污泥的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性。本研究通過在序批式反應(yīng)器（SBR）中添加不同濃度的三氯生，探究其對(duì)污泥濃度的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)置了對(duì)照組（不添加三氯生）和三個(gè)三氯生添加組，濃度分別為低濃度組（[X1]mg/L）、中濃度組（[X2]mg/L）和高濃度組（[X3]mg/L），實(shí)驗(yàn)周期為[X]天，每天定時(shí)測(cè)定混合液懸浮固體（MLSS）和混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)初期，各實(shí)驗(yàn)組的MLSS和MLVSS濃度差異不顯著，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，對(duì)照組的MLSS和MLVSS濃度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，這是由于活性污泥中的微生物在適宜的環(huán)境條件下不斷生長(zhǎng)繁殖，使得污泥濃度逐漸增加。在低濃度三氯生（[X1]mg/L）作用下，MLSS和MLVSS濃度的增長(zhǎng)趨勢(shì)與對(duì)照組相似，雖然增長(zhǎng)速率略低于對(duì)照組，但在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，差異并不顯著。這表明低濃度的三氯生對(duì)活性污泥微生物的生長(zhǎng)繁殖沒有明顯的抑制作用，活性污泥中的微生物能夠適應(yīng)低濃度三氯生的環(huán)境，繼續(xù)發(fā)揮其代謝功能。當(dāng)中濃度三氯生（[X2]mg/L）添加后，MLSS和MLVSS濃度的增長(zhǎng)明顯受到抑制。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第[X4]天時(shí)，對(duì)照組的MLSS濃度達(dá)到了[Y1]mg/L，而中濃度組僅為[Y2]mg/L；對(duì)照組的MLVSS濃度為[Z1]mg/L，中濃度組為[Z2]mg/L。這說明中濃度的三氯生對(duì)活性污泥微生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生了較為顯著的影響，可能是三氯生的抗菌特性抑制了部分微生物的生長(zhǎng)和繁殖，導(dǎo)致活性污泥中微生物數(shù)量的增加速度減緩。在高濃度三氯生（[X3]mg/L）作用下，MLSS和MLVSS濃度不僅沒有增長(zhǎng)，反而出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)后期，高濃度組的MLSS濃度從初始的[Y3]mg/L下降到了[Y4]mg/L，MLVSS濃度從[Z3]mg/L下降到了[Z4]mg/L。這表明高濃度的三氯生對(duì)活性污泥微生物具有較強(qiáng)的毒性，嚴(yán)重抑制了微生物的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致部分微生物死亡，使得活性污泥的濃度降低，進(jìn)而影響活性污泥的處理能力。從MLVSS與MLSS的比值（f）變化來看，對(duì)照組的f值較為穩(wěn)定，維持在0.75左右，這符合生活污水活性污泥的正常范圍，說明活性污泥中微生物的活性和組成相對(duì)穩(wěn)定。低濃度三氯生組的f值略有波動(dòng)，但仍在正常范圍內(nèi)，表明低濃度三氯生對(duì)活性污泥中微生物的組成和活性影響較小。中濃度三氯生組的f值在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸下降，從初始的0.75下降到了[F1]，這意味著活性污泥中有機(jī)性固體物質(zhì)部分的比例減少，可能是三氯生抑制了微生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致微生物內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物增加，或者是難以被微生物降解的惰性有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)相對(duì)比例升高。高濃度三氯生組的f值下降更為明顯，降至[F2]，進(jìn)一步說明了高濃度三氯生對(duì)活性污泥微生物的嚴(yán)重破壞，使得活性污泥中微生物的活性和有機(jī)成分大幅降低。3.1.2對(duì)污泥沉降性能的影響污泥沉降性能是活性污泥法污水處理系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)之一，它直接影響到二沉池的分離效果和出水水質(zhì)。污泥沉降比（SV）和污泥體積指數(shù)（SVI）是評(píng)估污泥沉降性能的重要參數(shù)，本研究通過測(cè)定不同三氯生濃度下活性污泥的SV和SVI，分析三氯生對(duì)污泥沉降性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)照組的SV值在實(shí)驗(yàn)期間較為穩(wěn)定，保持在15-30％之間，這是活性污泥正常沉降性能的表現(xiàn)。在低濃度三氯生（[X1]mg/L）作用下，SV值雖然略有波動(dòng)，但仍處于正常范圍內(nèi)，說明低濃度三氯生對(duì)污泥沉降性能的影響較小?；钚晕勰嘀械奈⑸锬軌蜻m應(yīng)低濃度三氯生的環(huán)境，保持良好的絮凝和沉降性能，使得污泥能夠在二沉池中有效沉淀，減少污泥流失，保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定。隨著三氯生濃度升高至中濃度（[X2]mg/L），SV值開始逐漸上升。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第[X5]天時(shí)，SV值達(dá)到了[SV1]％，超出了正常范圍。這表明中濃度三氯生對(duì)污泥沉降性能產(chǎn)生了負(fù)面影響，可能是三氯生改變了活性污泥中微生物的表面性質(zhì)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)，影響了微生物之間的相互作用，導(dǎo)致污泥的絮凝性能下降，使得污泥在沉降過程中難以聚集，從而增加了沉降所需的體積，SV值升高。當(dāng)三氯生濃度達(dá)到高濃度（[X3]mg/L）時(shí)，SV值急劇上升，在實(shí)驗(yàn)后期達(dá)到了[SV2]％，這意味著污泥沉降性能嚴(yán)重惡化。高濃度的三氯生對(duì)活性污泥微生物的毒性作用加劇，不僅抑制了微生物的生長(zhǎng)和代謝，還可能破壞了微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致污泥的凝聚性和沉降性大幅下降。此時(shí)，污泥在二沉池中難以沉淀，容易隨水流出，造成出水水質(zhì)渾濁，懸浮物增加，嚴(yán)重影響污水處理效果。SVI值的變化進(jìn)一步驗(yàn)證了三氯生對(duì)污泥沉降性能的影響。對(duì)照組的SVI值在50-150mL/g之間，表明活性污泥的沉降性能良好。低濃度三氯生組的SVI值略有升高，但仍在正常范圍內(nèi)，說明低濃度三氯生對(duì)污泥的松散程度和絮凝、沉淀性能影響不大。中濃度三氯生組的SVI值明顯升高，達(dá)到了[VI1]mL/g，超出了正常范圍，表明污泥的沉降性能開始變差，可能存在污泥膨脹的風(fēng)險(xiǎn)。高濃度三氯生組的SVI值更是急劇上升，達(dá)到了[VI2]mL/g，遠(yuǎn)超出正常范圍，這表明污泥已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的膨脹現(xiàn)象。污泥膨脹會(huì)導(dǎo)致污泥體積增大，沉降困難，二沉池的分離效果變差，大量污泥流失，進(jìn)而影響污水處理廠的正常運(yùn)行。三氯生對(duì)污泥沉降性能的影響與污泥濃度也存在一定的關(guān)聯(lián)。隨著三氯生濃度的增加，污泥濃度受到抑制，微生物數(shù)量減少，這可能導(dǎo)致污泥的凝聚性下降，從而影響污泥的沉降性能。高濃度三氯生導(dǎo)致污泥濃度下降，使得污泥中微生物的相互作用減弱，難以形成有效的絮凝體，進(jìn)一步加劇了污泥沉降性能的惡化。3.2對(duì)微生物種群結(jié)構(gòu)的影響3.2.1微生物群落結(jié)構(gòu)變化微生物群落結(jié)構(gòu)是活性污泥生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其變化直接影響活性污泥的處理效能和穩(wěn)定性。為深入探究三氯生對(duì)活性污泥微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，本研究運(yùn)用16SrRNA基因高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)添加不同濃度三氯生的活性污泥樣品進(jìn)行分析。在門水平上，對(duì)照組中相對(duì)豐度較高的菌門主要有變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）和放線菌門（Actinobacteria）。其中，變形菌門在對(duì)照組中占比約為[X1]%，是最為優(yōu)勢(shì)的菌門，它包含了許多具有重要代謝功能的細(xì)菌，如參與有機(jī)物降解和氮循環(huán)的細(xì)菌。擬桿菌門占比約為[X2]%，在活性污泥中主要參與復(fù)雜有機(jī)物的分解，將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子，為其他微生物提供可利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。厚壁菌門占比約為[X3]%，部分厚壁菌具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠在不同環(huán)境條件下生存和繁殖，對(duì)活性污泥的穩(wěn)定性起到一定作用。放線菌門占比約為[X4]%，一些放線菌能夠產(chǎn)生抗生素等次生代謝產(chǎn)物，對(duì)活性污泥中的微生物群落平衡具有調(diào)節(jié)作用。當(dāng)添加低濃度三氯生（[X5]mg/L）后，微生物群落結(jié)構(gòu)在門水平上變化相對(duì)較小。變形菌門的相對(duì)豐度略有下降，降至[X6]%，這可能是由于三氯生對(duì)部分變形菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生了一定抑制作用，但整體上變形菌門仍保持優(yōu)勢(shì)地位。擬桿菌門的相對(duì)豐度變化不明顯，維持在[X7]%左右，說明低濃度三氯生對(duì)擬桿菌門參與的有機(jī)物分解過程影響較小。厚壁菌門的相對(duì)豐度略有上升，達(dá)到[X8]%，可能是厚壁菌對(duì)低濃度三氯生具有一定的耐受性，在三氯生存在的環(huán)境中其生長(zhǎng)得到了一定促進(jìn)。放線菌門的相對(duì)豐度也基本保持穩(wěn)定，為[X9]%。隨著三氯生濃度升高至中濃度（[X10]mg/L），微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了較為顯著的變化。變形菌門的相對(duì)豐度進(jìn)一步下降，降至[X11]%，表明三氯生對(duì)變形菌門的抑制作用增強(qiáng)，可能影響到活性污泥中與有機(jī)物降解和氮循環(huán)相關(guān)的功能。擬桿菌門的相對(duì)豐度也出現(xiàn)下降，降至[X12]%，這可能導(dǎo)致活性污泥對(duì)復(fù)雜有機(jī)物的分解能力減弱。厚壁菌門的相對(duì)豐度繼續(xù)上升，達(dá)到[X13]%，成為優(yōu)勢(shì)菌門之一，這可能是由于厚壁菌在三氯生脅迫下，通過調(diào)整自身代謝機(jī)制，適應(yīng)了不良環(huán)境，從而獲得了生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。放線菌門的相對(duì)豐度則下降至[X14]%，其對(duì)微生物群落平衡的調(diào)節(jié)作用可能受到一定影響。在高濃度三氯生（[X15]mg/L）作用下，微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了劇烈變化。變形菌門的相對(duì)豐度急劇下降，僅為[X16]%，表明高濃度三氯生對(duì)變形菌門具有很強(qiáng)的抑制作用，嚴(yán)重影響了活性污泥的多種代謝功能。擬桿菌門的相對(duì)豐度降至[X17]%，進(jìn)一步削弱了活性污泥對(duì)復(fù)雜有機(jī)物的分解能力。厚壁菌門的相對(duì)豐度雖然仍較高，但增長(zhǎng)趨勢(shì)減緩，維持在[X18]%左右，可能是高濃度三氯生對(duì)厚壁菌的生長(zhǎng)也產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響，只是其耐受能力相對(duì)較強(qiáng)。一些在低濃度和中濃度下相對(duì)豐度較低的菌門，如綠彎菌門（Chloroflexi），在高濃度三氯生作用下相對(duì)豐度有所上升，從對(duì)照組的[X19]%上升至[X20]%，這可能是因?yàn)榫G彎菌門中的部分細(xì)菌對(duì)高濃度三氯生具有特殊的適應(yīng)機(jī)制，在其他菌門受到抑制時(shí)，它們獲得了更多的生存空間和資源。在屬水平上，對(duì)照組中相對(duì)豐度較高的菌屬包括不動(dòng)桿菌屬（Acinetobacter）、假單胞菌屬（Pseudomonas）、芽孢桿菌屬（Bacillus）等。不動(dòng)桿菌屬在對(duì)照組中占比約為[X21]%，該菌屬具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，能夠利用多種有機(jī)化合物作為碳源和能源，在活性污泥的有機(jī)物降解過程中發(fā)揮重要作用。假單胞菌屬占比約為[X22]%，它能夠分泌多種酶類，對(duì)難降解有機(jī)物具有較好的分解能力，同時(shí)還參與氮循環(huán)等過程。芽孢桿菌屬占比約為[X23]%，芽孢桿菌具有芽孢結(jié)構(gòu)，能夠在不利環(huán)境下形成芽孢，保持休眠狀態(tài)，當(dāng)環(huán)境條件適宜時(shí)又能恢復(fù)生長(zhǎng)和代謝，對(duì)活性污泥的穩(wěn)定性具有重要意義。添加低濃度三氯生后，不動(dòng)桿菌屬的相對(duì)豐度略有下降，降至[X24]%，但仍在活性污泥中占據(jù)一定比例，說明低濃度三氯生對(duì)其生長(zhǎng)和代謝的影響相對(duì)較小。假單胞菌屬的相對(duì)豐度變化不明顯，維持在[X25]%左右，表明低濃度三氯生沒有顯著影響假單胞菌屬的功能。芽孢桿菌屬的相對(duì)豐度略有上升，達(dá)到[X26]%，可能是芽孢桿菌屬對(duì)低濃度三氯生具有一定的耐受性，在三氯生存在的環(huán)境中其生長(zhǎng)得到了一定促進(jìn)。當(dāng)中濃度三氯生添加后，不動(dòng)桿菌屬的相對(duì)豐度進(jìn)一步下降，降至[X27]%，表明中濃度三氯生對(duì)不動(dòng)桿菌屬的生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)生了較為明顯的抑制作用，可能影響活性污泥對(duì)某些有機(jī)污染物的去除能力。假單胞菌屬的相對(duì)豐度也出現(xiàn)下降，降至[X28]%，其對(duì)難降解有機(jī)物的分解能力和氮循環(huán)相關(guān)功能可能受到影響。芽孢桿菌屬的相對(duì)豐度繼續(xù)上升，達(dá)到[X29]%，在活性污泥中的優(yōu)勢(shì)地位更加明顯，這可能是由于芽孢桿菌屬在三氯生脅迫下，通過自身的抗逆機(jī)制，適應(yīng)了環(huán)境變化，從而獲得了更多的生長(zhǎng)機(jī)會(huì)。在高濃度三氯生作用下，不動(dòng)桿菌屬的相對(duì)豐度急劇下降，僅為[X30]%，幾乎失去了在活性污泥中的優(yōu)勢(shì)地位，這將嚴(yán)重影響活性污泥對(duì)多種有機(jī)污染物的降解能力。假單胞菌屬的相對(duì)豐度降至[X31]%，其對(duì)難降解有機(jī)物的分解和氮循環(huán)功能可能受到極大抑制。芽孢桿菌屬的相對(duì)豐度雖然仍較高，但也出現(xiàn)了下降趨勢(shì)，降至[X32]%，表明高濃度三氯生對(duì)芽孢桿菌屬的生長(zhǎng)和抗逆能力也產(chǎn)生了一定的挑戰(zhàn)。一些對(duì)三氯生具有潛在降解能力的菌屬，如黃桿菌屬（Flavobacterium），在高濃度三氯生作用下相對(duì)豐度顯著增加，從對(duì)照組的[X33]%上升至[X34]%，這表明黃桿菌屬在高濃度三氯生環(huán)境中具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可能在三氯生的降解過程中發(fā)揮重要作用。3.2.2功能菌屬的響應(yīng)活性污泥中的功能菌屬在污水處理過程中承擔(dān)著關(guān)鍵任務(wù)，如有機(jī)物分解、脫氮除磷等，它們對(duì)三氯生的響應(yīng)直接關(guān)系到活性污泥的處理效能。本研究針對(duì)與有機(jī)物分解、脫氮等功能相關(guān)的菌屬，深入探討其在三氯生作用下的數(shù)量和活性變化。在有機(jī)物分解方面，假單胞菌屬（Pseudomonas）和芽孢桿菌屬（Bacillus）是活性污泥中重要的有機(jī)物分解菌屬。假單胞菌屬能夠分泌多種酶類，如蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等，這些酶可以將蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等復(fù)雜有機(jī)物分解為小分子物質(zhì)，便于微生物的吸收和利用。芽孢桿菌屬不僅具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，還能產(chǎn)生多種胞外酶，參與有機(jī)物的降解過程。在低濃度三氯生（[X1]mg/L）作用下，假單胞菌屬和芽孢桿菌屬的數(shù)量和活性變化相對(duì)較小。通過熒光定量PCR（qPCR）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，假單胞菌屬的16SrRNA基因拷貝數(shù)與對(duì)照組相比略有下降，但差異不顯著，表明其數(shù)量基本保持穩(wěn)定。芽孢桿菌屬的16SrRNA基因拷貝數(shù)則略有上升，說明低濃度三氯生對(duì)芽孢桿菌屬的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。從酶活性檢測(cè)結(jié)果來看，假單胞菌屬分泌的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性與對(duì)照組相比變化不大，芽孢桿菌屬產(chǎn)生的胞外酶活性則略有增強(qiáng)，這表明低濃度三氯生對(duì)這兩個(gè)菌屬參與的有機(jī)物分解過程影響較小，活性污泥仍能保持較好的有機(jī)物分解能力。隨著三氯生濃度升高至中濃度（[X2]mg/L），假單胞菌屬和芽孢桿菌屬受到了較為明顯的影響。假單胞菌屬的16SrRNA基因拷貝數(shù)顯著下降，表明其數(shù)量明顯減少，這可能是由于三氯生的抗菌特性抑制了假單胞菌屬的生長(zhǎng)和繁殖。芽孢桿菌屬的16SrRNA基因拷貝數(shù)雖然仍高于對(duì)照組，但增長(zhǎng)趨勢(shì)減緩，說明中濃度三氯生對(duì)芽孢桿菌屬的生長(zhǎng)促進(jìn)作用減弱。酶活性檢測(cè)結(jié)果顯示，假單胞菌屬分泌的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性均顯著降低，芽孢桿菌屬產(chǎn)生的胞外酶活性也有所下降，這表明中濃度三氯生削弱了這兩個(gè)菌屬對(duì)有機(jī)物的分解能力，活性污泥對(duì)有機(jī)物的去除效果可能受到影響。在高濃度三氯生（[X3]mg/L）作用下，假單胞菌屬和芽孢桿菌屬受到了嚴(yán)重的抑制。假單胞菌屬的16SrRNA基因拷貝數(shù)急劇下降，幾乎檢測(cè)不到，表明其數(shù)量大幅減少，可能無法正常發(fā)揮有機(jī)物分解功能。芽孢桿菌屬的16SrRNA基因拷貝數(shù)也顯著下降，雖然其具有較強(qiáng)的抗逆性，但高濃度三氯生的毒性仍對(duì)其生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)生了極大的影響。酶活性檢測(cè)結(jié)果顯示，假單胞菌屬和芽孢桿菌屬產(chǎn)生的酶活性幾乎完全喪失，這意味著高濃度三氯生嚴(yán)重破壞了活性污泥中有機(jī)物分解菌屬的功能，活性污泥對(duì)有機(jī)物的去除能力大幅下降。在脫氮方面，氨氧化菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化菌（NOB）是硝化過程的關(guān)鍵微生物，它們將氨氮逐步氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。常見的氨氧化菌屬包括亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）和亞硝化螺菌屬（Nitrosospira），亞硝酸鹽氧化菌主要為硝化螺旋菌屬（Nitrospira）。反硝化菌則負(fù)責(zé)將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為氮?dú)?，?shí)現(xiàn)氮的去除，常見的反硝化菌屬有紅球菌屬（Rhodococcus）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）等。在低濃度三氯生作用下，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的數(shù)量和活性受到了一定程度的抑制。通過qPCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，亞硝化單胞菌屬和亞硝化螺菌屬的amoA基因（編碼氨單加氧酶的基因，是氨氧化菌的關(guān)鍵功能基因）拷貝數(shù)略有下降，硝化螺旋菌屬的nxrA基因（編碼亞硝酸鹽氧化還原酶的基因，是亞硝酸鹽氧化菌的關(guān)鍵功能基因）拷貝數(shù)也有所降低，表明氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的數(shù)量減少。從酶活性檢測(cè)結(jié)果來看，氨單加氧酶和亞硝酸鹽氧化還原酶的活性略有降低，這表明低濃度三氯生對(duì)硝化過程產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響，可能導(dǎo)致氨氮去除效率下降。而反硝化菌屬如紅球菌屬和鞘氨醇單胞菌屬的數(shù)量和活性變化不明顯，其nirK基因（編碼亞硝酸還原酶的基因，是反硝化菌的關(guān)鍵功能基因）拷貝數(shù)與對(duì)照組相比無顯著差異，亞硝酸還原酶的活性也基本保持穩(wěn)定，說明低濃度三氯生對(duì)反硝化過程影響較小。當(dāng)中濃度三氯生添加后，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌受到了更為嚴(yán)重的抑制。亞硝化單胞菌屬和亞硝化螺菌屬的amoA基因拷貝數(shù)顯著下降，硝化螺旋菌屬的nxrA基因拷貝數(shù)也大幅降低，表明這兩類菌的數(shù)量明顯減少。氨單加氧酶和亞硝酸鹽氧化還原酶的活性顯著降低，這使得硝化過程受到嚴(yán)重阻礙，氨氮向亞硝酸鹽和硝酸鹽的轉(zhuǎn)化效率大幅下降，導(dǎo)致出水氨氮濃度升高。反硝化菌屬中，紅球菌屬和鞘氨醇單胞菌屬的數(shù)量雖然沒有明顯變化，但其nirK基因的表達(dá)量有所下降，亞硝酸還原酶的活性也略有降低，這表明中濃度三氯生對(duì)反硝化過程也產(chǎn)生了一定的影響，可能導(dǎo)致總氮去除效率下降。在高濃度三氯生作用下，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌幾乎失去活性。亞硝化單胞菌屬和亞硝化螺菌屬的amoA基因拷貝數(shù)急劇下降，幾乎檢測(cè)不到，硝化螺旋菌屬的nxrA基因拷貝數(shù)也極低，這表明氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的數(shù)量極少，無法正常進(jìn)行硝化過程。氨單加氧酶和亞硝酸鹽氧化還原酶的活性幾乎完全喪失，使得氨氮無法被有效氧化，出水氨氮濃度大幅升高。反硝化菌屬的數(shù)量雖然沒有急劇減少，但nirK基因的表達(dá)量顯著下降，亞硝酸還原酶的活性也大幅降低，這使得反硝化過程受到嚴(yán)重抑制，無法將硝酸鹽和亞硝酸鹽有效還原為氮?dú)猓瑢?dǎo)致總氮去除效率極低，出水總氮濃度嚴(yán)重超標(biāo)。3.3對(duì)有機(jī)物分解及脫氮性能的影響3.3.1有機(jī)物分解效率有機(jī)物分解是活性污泥處理污水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)情況?；瘜W(xué)需氧量（COD）是衡量污水中有機(jī)物含量的重要指標(biāo)，通過測(cè)定不同三氯生濃度下活性污泥對(duì)COD的去除率，能夠直觀地反映三氯生對(duì)活性污泥分解有機(jī)物能力的影響。在本研究中，實(shí)驗(yàn)周期為[X]天，每天定時(shí)采集水樣測(cè)定COD濃度。對(duì)照組（不添加三氯生）在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)COD的去除率較為穩(wěn)定，保持在[X1]%-[X2]%之間。這表明在正常運(yùn)行條件下，活性污泥中的微生物能夠有效地分解污水中的有機(jī)物，使出水COD濃度維持在較低水平。當(dāng)添加低濃度三氯生（[X3]mg/L）后，活性污泥對(duì)COD的去除率在實(shí)驗(yàn)初期略有下降，但隨著時(shí)間的推移，逐漸恢復(fù)并接近對(duì)照組水平。在實(shí)驗(yàn)開始的前[X4]天，去除率降至[X5]%左右，之后逐漸回升，在實(shí)驗(yàn)后期達(dá)到[X6]%。這說明低濃度三氯生在短期內(nèi)對(duì)活性污泥分解有機(jī)物的能力有一定的抑制作用，但活性污泥中的微生物能夠逐漸適應(yīng)三氯生的存在，通過自身的調(diào)節(jié)機(jī)制恢復(fù)對(duì)有機(jī)物的分解能力。隨著三氯生濃度升高至中濃度（[X7]mg/L），活性污泥對(duì)COD的去除率受到了較為顯著的影響。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，去除率明顯低于對(duì)照組，維持在[X8]%-[X9]%之間。這表明中濃度三氯生抑制了活性污泥中部分微生物的代謝活性，影響了它們對(duì)有機(jī)物的分解能力，導(dǎo)致出水COD濃度升高，處理效果下降。在高濃度三氯生（[X10]mg/L）作用下，活性污泥對(duì)COD的去除率急劇下降。在實(shí)驗(yàn)初期，去除率就降至[X11]%以下，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，去除率進(jìn)一步降低，在實(shí)驗(yàn)后期僅為[X12]%左右。這說明高濃度三氯生對(duì)活性污泥微生物具有很強(qiáng)的毒性，嚴(yán)重破壞了微生物的代謝功能，使得活性污泥幾乎失去了對(duì)有機(jī)物的分解能力，出水COD濃度嚴(yán)重超標(biāo)，無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。為了進(jìn)一步探究三氯生對(duì)有機(jī)物分解效率影響的原因，對(duì)活性污泥中與有機(jī)物分解相關(guān)的酶活性進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在低濃度三氯生作用下，蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等與有機(jī)物分解相關(guān)的酶活性在初期略有下降，但隨著時(shí)間的推移逐漸恢復(fù)。這與COD去除率的變化趨勢(shì)一致，表明活性污泥中的微生物能夠通過調(diào)節(jié)酶的合成和活性來適應(yīng)低濃度三氯生的環(huán)境。當(dāng)中濃度三氯生添加后，這些酶的活性顯著降低，且在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中難以恢復(fù)，這進(jìn)一步證實(shí)了中濃度三氯生對(duì)活性污泥分解有機(jī)物能力的抑制作用。在高濃度三氯生作用下，酶活性幾乎完全喪失，說明高濃度三氯生對(duì)微生物的破壞程度極大，導(dǎo)致微生物無法正常合成和分泌與有機(jī)物分解相關(guān)的酶，從而使活性污泥失去分解有機(jī)物的功能。3.3.2脫氮性能活性污泥的脫氮過程主要包括硝化和反硝化兩個(gè)階段，硝化過程是將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，反硝化過程則是將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮還原為氮?dú)?，從而?shí)現(xiàn)氮的去除。三氯生的存在可能會(huì)干擾這兩個(gè)過程，影響活性污泥的脫氮性能。在硝化過程中，氨氧化菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化菌（NOB）起著關(guān)鍵作用。通過測(cè)定不同三氯生濃度下活性污泥中氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的濃度變化，以及氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的數(shù)量和活性，可以分析三氯生對(duì)硝化過程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)照組的氨氮濃度在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸降低，從初始的[X1]mg/L降至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的[X2]mg/L，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮濃度則逐漸升高，分別從初始的[X3]mg/L和[X4]mg/L升高至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的[X5]mg/L和[X6]mg/L，這表明對(duì)照組的硝化過程正常進(jìn)行，氨氮能夠被有效地氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。當(dāng)添加低濃度三氯生（[X7]mg/L）后，氨氮濃度的下降速度略有減緩，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)氨氮濃度為[X8]mg/L，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮濃度的升高速度也有所降低，分別為[X9]mg/L和[X10]mg/L。通過熒光定量PCR（qPCR）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的數(shù)量略有減少，其關(guān)鍵功能基因amoA（編碼氨單加氧酶的基因）和nxrA（編碼亞硝酸鹽氧化還原酶的基因）的表達(dá)量也略有下降。這說明低濃度三氯生對(duì)硝化過程產(chǎn)生了一定的抑制作用，可能是三氯生影響了氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的生長(zhǎng)和代謝，降低了它們的活性，從而減緩了氨氮的氧化速度。隨著三氯生濃度升高至中濃度（[X11]mg/L），氨氮濃度的下降速度明顯減緩，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)氨氮濃度仍高達(dá)[X12]mg/L，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮濃度的升高也受到明顯抑制，分別為[X13]mg/L和[X14]mg/L。qPCR檢測(cè)結(jié)果顯示，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的數(shù)量顯著減少，amoA和nxrA基因的表達(dá)量大幅下降。這表明中濃度三氯生對(duì)硝化過程產(chǎn)生了嚴(yán)重的抑制作用，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的生長(zhǎng)和代謝受到極大影響，導(dǎo)致硝化能力大幅下降，氨氮無法被有效氧化，出水氨氮濃度升高。在高濃度三氯生（[X15]mg/L）作用下，氨氮濃度幾乎沒有下降，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)仍維持在初始水平附近，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮濃度也幾乎沒有變化。qPCR檢測(cè)結(jié)果顯示，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的數(shù)量極少，amoA和nxrA基因的表達(dá)量極低，幾乎檢測(cè)不到。這說明高濃度三氯生對(duì)硝化過程產(chǎn)生了毀滅性的影響，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌幾乎失去活性，無法進(jìn)行氨氮的氧化，使得硝化過程完全受阻，出水氨氮濃度嚴(yán)重超標(biāo)。在反硝化過程中，反硝化菌將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮還原為氮?dú)?。常見的反硝化菌屬有紅球菌屬（Rhodococcus）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）等。通過測(cè)定不同三氯生濃度下活性污泥中硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的還原情況，以及反硝化菌的數(shù)量和活性，可以分析三氯生對(duì)反硝化過程的影響。對(duì)照組的硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮在反硝化過程中能夠被有效還原，濃度逐漸降低。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，硝酸鹽氮濃度從初始的[X16]mg/L降至[X17]mg/L，亞硝酸鹽氮濃度從[X18]mg/L降至[X19]mg/L，這表明對(duì)照組的反硝化過程正常進(jìn)行，反硝化菌能夠發(fā)揮其功能，將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。?dāng)添加低濃度三氯生后，硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的還原速度略有減緩，但仍能被有效還原。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，硝酸鹽氮濃度為[X20]mg/L，亞硝酸鹽氮濃度為[X21]mg/L。qPCR檢測(cè)結(jié)果顯示，反硝化菌的數(shù)量和其關(guān)鍵功能基因nirK（編碼亞硝酸還原酶的基因）的表達(dá)量變化不明顯。這說明低濃度三氯生對(duì)反硝化過程的影響較小，反硝化菌能夠適應(yīng)低濃度三氯生的環(huán)境，繼續(xù)發(fā)揮其反硝化功能。當(dāng)中濃度三氯生添加后，硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的還原速度明顯減緩，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，硝酸鹽氮濃度仍較高，為[X22]mg/L，亞硝酸鹽氮濃度為[X23]mg/L。qPCR檢測(cè)結(jié)果顯示，反硝化菌的數(shù)量雖然沒有明顯變化，但其nirK基因的表達(dá)量有所下降。這表明中濃度三氯生對(duì)反硝化過程產(chǎn)生了一定的影響，可能是三氯生影響了反硝化菌的代謝活性，降低了亞硝酸還原酶的表達(dá)量，從而減緩了硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的還原速度。在高濃度三氯生作用下，硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮幾乎沒有被還原，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)濃度幾乎沒有變化。qPCR檢測(cè)結(jié)果顯示，反硝化菌的nirK基因的表達(dá)量顯著下降。這說明高濃度三氯生對(duì)反硝化過程產(chǎn)生了嚴(yán)重的抑制作用，反硝化菌的代謝活性受到極大影響，亞硝酸還原酶的表達(dá)量大幅降低，導(dǎo)致反硝化過程無法正常進(jìn)行，硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮無法被有效還原，出水總氮濃度升高，脫氮效果極差。四、三氯生在活性污泥中的遷移轉(zhuǎn)化4.1遷移過程4.1.1吸附作用吸附作用是三氯生在活性污泥中遷移的重要過程之一，它直接影響三氯生在活性污泥中的分布和后續(xù)轉(zhuǎn)化。三氯生在活性污泥中的吸附行為受到多種因素的影響，其中污泥成分起著關(guān)鍵作用?；钚晕勰嘤晌⑸?、有機(jī)物和無機(jī)物等組成，微生物表面具有豐富的官能團(tuán)，如羥基、羧基等，這些官能團(tuán)能夠與三氯生發(fā)生相互作用，促進(jìn)吸附過程。有研究表明，活性污泥中微生物的種類和數(shù)量會(huì)影響三氯生的吸附量，當(dāng)活性污泥中含有較多具有強(qiáng)吸附能力的微生物時(shí)，三氯生的吸附量會(huì)顯著增加。有機(jī)物部分，如多糖、蛋白質(zhì)等，也能通過氫鍵、范德華力等與三氯生結(jié)合，增強(qiáng)吸附效果。而無機(jī)物中的一些金屬離子，如鈣離子、鎂離子等，可能會(huì)通過靜電作用影響三氯生在活性污泥表面的吸附。pH值對(duì)三氯生在活性污泥中的吸附也有顯著影響。在酸性條件下，三氯生分子中的羥基容易質(zhì)子化，使其帶正電荷，而活性污泥表面通常帶有負(fù)電荷，這種靜電吸引作用有利于三氯生的吸附。隨著pH值的升高，三氯生分子逐漸去質(zhì)子化，電荷性質(zhì)發(fā)生改變，與活性污泥表面的靜電斥力增大，吸附量會(huì)逐漸減少。有研究通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值從5升高到9時(shí)，三氯生在活性污泥中的吸附率從[X1]%下降到了[X2]%，這表明pH值的變化對(duì)吸附過程有明顯的調(diào)節(jié)作用。溫度也是影響吸附的重要因素。一般來說，溫度升高會(huì)使分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，增加三氯生分子與活性污泥表面的碰撞頻率，但同時(shí)也可能會(huì)破壞吸附過程中的一些弱相互作用，如氫鍵等。在低溫條件下，分子熱運(yùn)動(dòng)緩慢，吸附過程可能主要受擴(kuò)散控制，吸附速率較慢；而在高溫條件下，雖然碰撞頻率增加，但吸附的穩(wěn)定性可能會(huì)受到影響。研究表明，在一定溫度范圍內(nèi)，三氯生在活性污泥中的吸附量隨溫度升高而增加，但當(dāng)溫度超過一定值后，吸附量反而下降。例如，當(dāng)溫度從20℃升高到30℃時(shí)，吸附量增加了[X3]%，但當(dāng)溫度繼續(xù)升高到40℃時(shí)，吸附量卻下降了[X4]%。離子強(qiáng)度對(duì)三氯生在活性污泥中的吸附也有一定影響。溶液中的離子會(huì)與三氯生和活性污泥表面的電荷發(fā)生相互作用，改變它們之間的靜電作用力。當(dāng)離子強(qiáng)度增加時(shí)，溶液中的離子會(huì)屏蔽三氯生和活性污泥表面的電荷，減弱靜電吸引作用，從而降低吸附量。有研究發(fā)現(xiàn)，在高離子強(qiáng)度的溶液中，三氯生在活性污泥中的吸附率明顯低于低離子強(qiáng)度溶液中的吸附率。為了深入研究三氯生在活性污泥中的吸附行為，采用了吸附等溫線模型進(jìn)行分析。常用的吸附等溫線模型有Langmuir模型、Freundlich模型等。Langmuir模型假設(shè)吸附是單分子層吸附，吸附位點(diǎn)是均勻的，且吸附質(zhì)分子之間沒有相互作用。Freundlich模型則適用于非均勻表面的吸附，考慮了吸附過程中吸附質(zhì)分子之間的相互作用。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合發(fā)現(xiàn)，三氯生在活性污泥中的吸附更符合Freundlich模型，這表明三氯生在活性污泥表面的吸附是一個(gè)非均勻的過程，可能存在多種吸附位點(diǎn)和吸附作用力。通過計(jì)算Freundlich模型中的參數(shù)，如吸附常數(shù)Kf和吸附指數(shù)n，可以進(jìn)一步了解三氯生在活性污泥中的吸附特性。Kf值越大，表明活性污泥對(duì)三氯生的吸附能力越強(qiáng)；n值在0-1之間，反映了吸附過程的非線性程度，n值越接近1，說明吸附過程越接近線性。4.1.2擴(kuò)散過程三氯生在活性污泥液相與固相之間的擴(kuò)散是其遷移過程中的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它決定了三氯生在活性污泥中的傳輸速度和分布均勻性。擴(kuò)散過程主要包括分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散。分子擴(kuò)散是由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，三氯生分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域自發(fā)地移動(dòng)，其擴(kuò)散速率遵循菲克定律。對(duì)流擴(kuò)散則是由于液體的流動(dòng)，三氯生分子隨著水流一起運(yùn)動(dòng)，在活性污泥系統(tǒng)中，曝氣、攪拌等操作會(huì)引起液體的對(duì)流，從而促進(jìn)三氯生的對(duì)流擴(kuò)散。在活性污泥中，三氯生的擴(kuò)散受到多種因素的影響?；钚晕勰嗟目紫督Y(jié)構(gòu)是影響擴(kuò)散的重要因素之一。活性污泥是一種多孔介質(zhì)，其孔隙大小、形狀和連通性會(huì)影響三氯生分子的擴(kuò)散路徑和擴(kuò)散阻力。較小的孔隙可能會(huì)限制三氯生分子的擴(kuò)散，使其擴(kuò)散速率降低；而連通性良好的孔隙則有利于三氯生分子的快速擴(kuò)散。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)活性污泥的孔隙率增加時(shí)，三氯生在其中的擴(kuò)散系數(shù)增大，擴(kuò)散速率加快。液相中的三氯生濃度梯度也是影響擴(kuò)散的關(guān)鍵因素。根據(jù)菲克第一定律，擴(kuò)散通量與濃度梯度成正比，濃度梯度越大，三氯生分子的擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力就越大，擴(kuò)散速率也就越快。在活性污泥處理污水的過程中，隨著三氯生被吸附和降解，液相中的三氯生濃度逐漸降低，濃度梯度減小，擴(kuò)散速率也會(huì)隨之減慢。溫度對(duì)三氯生的擴(kuò)散也有顯著影響。溫度升高會(huì)使分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，增加三氯生分子的擴(kuò)散系數(shù)，從而加快擴(kuò)散速率。有研究表明，溫度每升高10℃，三氯生在活性污泥中的擴(kuò)散系數(shù)約增加[X5]%，這表明溫度是調(diào)節(jié)三氯生擴(kuò)散過程的重要因素之一?；钚晕勰嘀械奈⑸锎x活動(dòng)也會(huì)影響三氯生的擴(kuò)散。微生物在代謝過程中會(huì)消耗氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等，同時(shí)產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物，這些變化會(huì)改變活性污泥的物理和化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而影響三氯生的擴(kuò)散。微生物的代謝活動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致活性污泥的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，或者改變液相的粘度和表面張力，從而影響三氯生的擴(kuò)散路徑和擴(kuò)散阻力。擴(kuò)散對(duì)三氯生在活性污泥中的遷移有著重要影響?？焖俚臄U(kuò)散能夠使三氯生迅速?gòu)囊合噙M(jìn)入固相，增加其與微生物的接觸機(jī)會(huì)，促進(jìn)吸附和降解過程的進(jìn)行。如果擴(kuò)散過程受到阻礙，三氯生在液相中的積累會(huì)導(dǎo)致其濃度升高，可能對(duì)活性污泥中的微生物產(chǎn)生毒性作用，影響活性污泥的處理效能。良好的擴(kuò)散有助于三氯生在活性污泥中的均勻分布，提高活性污泥對(duì)三氯生的處理效率和穩(wěn)定性。為了研究三氯生在活性污泥中的擴(kuò)散機(jī)制，采用了數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬。常用的擴(kuò)散模型有一維擴(kuò)散模型、二維擴(kuò)散模型等，這些模型可以根據(jù)活性污泥的物理性質(zhì)、三氯生的初始濃度等參數(shù)，預(yù)測(cè)三氯生在活性污泥中的擴(kuò)散過程和濃度分布。通過將模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步深入了解三氯生在活性污泥中的擴(kuò)散規(guī)律。在一維擴(kuò)散模型中，假設(shè)三氯生在活性污泥中的擴(kuò)散是沿著一個(gè)方向進(jìn)行的，通過求解擴(kuò)散方程，可以得到三氯生在不同時(shí)間和位置的濃度分布。通過調(diào)整模型中的參數(shù)，如擴(kuò)散系數(shù)、孔隙率等，可以模擬不同條件下三氯生的擴(kuò)散情況，為活性污泥處理三氯生污染的工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。4.2轉(zhuǎn)化機(jī)理4.2.1生物降解途徑活性污泥中微生物對(duì)三氯生的降解過程是一個(gè)復(fù)雜的代謝過程，涉及多種微生物和酶的參與。在好氧條件下，研究發(fā)現(xiàn)假單胞菌屬（Pseudomonas）和黃桿菌屬（Flavobacterium）等微生物在三氯生的生物降解中發(fā)揮著重要作用。假單胞菌屬能夠分泌多種酶類，如加氧酶、水解酶等，這些酶可以催化三氯生分子中的醚鍵斷裂，使其分解為小分子物質(zhì)。黃桿菌屬則具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠在三氯生存在的環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖，并利用三氯生作為碳源和能源進(jìn)行代謝活動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)和分析，推測(cè)出三氯生在活性污泥中的一種可能的生物降解路徑。三氯生首先在加氧酶的作用下，苯環(huán)上的氯原子被羥基取代，生成羥基化的三氯生中間產(chǎn)物。這一過程增加了三氯生分子的親水性，使其更容易被微生物進(jìn)一步代謝。接著，在水解酶的作用下，醚鍵發(fā)生斷裂，生成2,4-二氯苯酚和對(duì)氯苯酚等中間產(chǎn)物。這些中間產(chǎn)物可以繼續(xù)被微生物降解，通過氧化、還原等反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和無害的小分子物質(zhì)。有研究表明，在活性污泥處理系統(tǒng)中，當(dāng)三氯生初始濃度為[X1]mg/L時(shí)，經(jīng)過[X2]天的反應(yīng)，約[X3]%的三氯生被降解，其中檢測(cè)到的主要中間產(chǎn)物為2,4-二氯苯酚和對(duì)氯苯酚，這與推測(cè)的降解路徑相符合。微生物降解三氯生的過程受到多種因素的影響。溫度對(duì)微生物的代謝活性有顯著影響，在適宜的溫度范圍內(nèi)，微生物的生長(zhǎng)和代謝速度加快，對(duì)三氯生的降解能力增強(qiáng)。一般來說，活性污泥微生物的最適生長(zhǎng)溫度在25-35℃之間，當(dāng)溫度低于15℃時(shí)，微生物的代謝活性明顯降低，三氯生的降解速率也隨之下降。pH值也會(huì)影響微生物對(duì)三氯生的降解?；钚晕勰辔⑸镌谥行灾寥鯄A性環(huán)境中生長(zhǎng)和代謝較為活躍，當(dāng)pH值偏離適宜范圍時(shí)，微生物的酶活性可能受到抑制，從而影響三氯生的降解。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值在6.5-8.5之間時(shí)，活性污泥對(duì)三氯生的降解效果較好，當(dāng)pH值低于6.0或高于9.0時(shí)，降解效率明顯降低。溶解氧濃度也是影響三氯生生物降解的重要因素。在好氧條件下，充足的溶解氧為微生物的有氧呼吸提供了必要條件，有利于微生物對(duì)三氯生的降解。當(dāng)溶解氧濃度過低時(shí)，微生物的代謝活動(dòng)會(huì)受到限制，三氯生的降解速率也會(huì)減慢。研究表明，當(dāng)溶解氧濃度維持在2-4mg/L時(shí)，活性污泥對(duì)三氯生的降解效果最佳。此外，活性污泥中微生物的群落結(jié)構(gòu)和數(shù)量也會(huì)影響三氯生的降解。不同微生物對(duì)三氯生的降解能力不同，當(dāng)活性污泥中含有較多對(duì)三氯生具有高效降解能力的微生物時(shí)，三氯生的降解效率會(huì)提高。通過優(yōu)化活性污泥的培養(yǎng)條件，增加對(duì)三氯生降解菌的數(shù)量和活性，可以提高活性污泥對(duì)三氯生的降解能力。4.2.2非生物轉(zhuǎn)化三氯生在活性污泥中除了發(fā)生生物降解外，還可能經(jīng)歷非生物轉(zhuǎn)化過程，這些過程對(duì)三氯生在活性污泥中的遷移轉(zhuǎn)化和環(huán)境歸趨有著重要影響。光解是三氯生在活性污泥中可能發(fā)生的非生物轉(zhuǎn)化過程之一。在污水處理廠的曝氣池中，活性污泥會(huì)暴露在自然光或人工光源下，三氯生分子吸收光子能量后，激發(fā)態(tài)的三氯生分子發(fā)生一系列反應(yīng)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。研究表明，在紫外線照射下，三氯生分子中的碳-氯鍵會(huì)發(fā)生斷裂，生成氯自由基和苯氧基自由基。這些自由基具有較高的活性，能夠與周圍的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步生成其他降解產(chǎn)物。在一定光照強(qiáng)度下，三氯生的光解速率隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，在光照[X4]小時(shí)后，三氯生的濃度降低了[X5]%。水解也是三氯生在活性污泥中可能發(fā)生的非生物轉(zhuǎn)化過程。雖然三氯生在水中的溶解度較低，但在活性污泥的水環(huán)境中，水分子與三氯生分子之間會(huì)發(fā)生相互作用。在水解過程中，三氯生分子中的醚鍵可能會(huì)被水分子進(jìn)攻，發(fā)生斷裂，生成相應(yīng)的酚類化合物。研究發(fā)現(xiàn)，水解反應(yīng)的速率受到pH值的影響較大，在堿性條件下，水解反應(yīng)速率明顯加快。當(dāng)pH值為9.0時(shí)，三氯生的水解半衰期明顯短于pH值為7.0時(shí)的情況。這是因?yàn)樵趬A性條件下，氫氧根離子的濃度較高，能夠更有效地進(jìn)攻三氯生分子中的醚鍵，促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行。三氯生還可能與活性污泥中的某些化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)化?；钚晕勰嘀写嬖谝恍┙饘匐x子，如鐵離子、銅離子等，這些金屬離子可以作為催化劑，促進(jìn)三氯生的氧化反應(yīng)。在鐵離子的催化作用下，三氯生可能會(huì)被氧化為醌類化合物，這些醌類化合物具有較強(qiáng)的氧化性，能夠進(jìn)一步與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)?；钚晕勰嘀械母迟|(zhì)等有機(jī)物質(zhì)也可能與三氯生發(fā)生相互作用，影響其轉(zhuǎn)化過程。腐殖質(zhì)中的官能團(tuán)可以與三氯生分子形成氫鍵或絡(luò)合物，改變?nèi)壬幕瘜W(xué)性質(zhì)和反應(yīng)活性。非生物轉(zhuǎn)化過程與生物降解過程之間存在相互影響。一方面，非生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可能更容易被微生物利用，從而促進(jìn)生物降解過程。三氯生光解或水解產(chǎn)生的酚類化合物，可能成為微生物的碳源和能源，被微生物進(jìn)一步代謝分解。另一方面，生物降解過程中微生物的代謝活動(dòng)可能會(huì)改變活性污泥的環(huán)境條件，進(jìn)而影響非生物轉(zhuǎn)化過程。微生物在代謝過程中會(huì)消耗氧氣、產(chǎn)生二氧化碳等，這些變化會(huì)改變活性污泥的溶解氧濃度、pH值等環(huán)境參數(shù)，從而影響三氯生的光解和水解速率。五、影響三氯生遷移轉(zhuǎn)化及對(duì)活性污泥影響的因素5.1環(huán)境因素5.1.1溫度溫度作為重要的環(huán)境因素之一，對(duì)三氯生在活性污泥中的遷移轉(zhuǎn)化及活性污泥的運(yùn)行效能有著顯著影響。在吸附過程中，溫度對(duì)三氯生在活性污泥上的吸附行為起著關(guān)鍵作用。研究表明，在10-30℃范圍內(nèi)，失活污泥對(duì)三氯生的吸附均符合Freundlich吸附模型與線性吸附模型，且隨溫度的升高，分配系數(shù)（Kd）降低。這意味著溫度升高會(huì)使三氯生在活性污泥上的吸附量減少，原因在于溫度升高會(huì)加劇分子的熱運(yùn)動(dòng)，使得三氯生分子更容易從活性污泥表面脫離，從而降低了吸附的穩(wěn)定性。在較低溫度下，分子熱運(yùn)動(dòng)相對(duì)緩慢，三氯生分子與活性污泥表面的相互作用時(shí)間更長(zhǎng)，有利于吸附的進(jìn)行，因此吸附量相對(duì)較高。在擴(kuò)散過程中，溫度同樣扮演著重要角色。溫度升高會(huì)使分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，增加三氯生分子的擴(kuò)散系數(shù)，從而加快擴(kuò)散速率。當(dāng)溫度從20℃升高到30℃時(shí)，三氯生在活性污泥中的擴(kuò)散系數(shù)約增加[X1]%，這使得三氯生能夠更快地在活性污泥液相與固相之間傳輸，提高其在活性污泥中的分布均勻性。溫度對(duì)活性污泥的性質(zhì)也有影響，進(jìn)而間接影響三氯生的擴(kuò)散。高溫可能導(dǎo)致活性污泥中微生物的代謝活動(dòng)異常，使活性污泥的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響三氯生的擴(kuò)散路徑和擴(kuò)散阻力。對(duì)于三氯生的生物降解，溫度的影響更為顯著?；钚晕勰辔⑸锏纳L(zhǎng)和代謝活動(dòng)對(duì)溫度非常敏感，不同的微生物有其特定的最適生長(zhǎng)溫度范圍。一般來說，活性污泥微生物的最適生長(zhǎng)溫度在25-35℃之間。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，微生物的酶活性較高，代謝速度快，對(duì)三氯生的降解能力也較強(qiáng)。當(dāng)溫度低于15℃時(shí)，微生物的代謝活性明顯降低，三氯生的降解速率也隨之下降。這是因?yàn)榈蜏貢?huì)影響酶的活性，使酶促反應(yīng)速率減慢，從而抑制微生物對(duì)三氯生的分解代謝。在低溫條件下，微生物的細(xì)胞膜流動(dòng)性降低，物質(zhì)運(yùn)輸效率下降，也會(huì)影響三氯生的降解。當(dāng)溫度高于35℃時(shí)，部分微生物可能會(huì)受到熱脅迫，其生長(zhǎng)和代謝受到抑制，同樣會(huì)導(dǎo)致三氯生的降解效率降低。溫度還會(huì)影響活性污泥的運(yùn)行效能，從而間接影響三氯生的遷移轉(zhuǎn)化。在適宜的溫度下，活性污泥中的微生物能夠正常生長(zhǎng)和繁殖，污泥的沉降性能良好，這有利于三氯生在活性污泥中的吸附和降解。當(dāng)溫度過高或過低時(shí)，微生物的活性會(huì)受到抑制，污泥的沉降性能下降，可能導(dǎo)致三氯生在液相中的積累，影響其遷移轉(zhuǎn)化過程。溫度對(duì)活性污泥中微生物群落結(jié)構(gòu)也有影響，不同溫度條件下，微生物群落的組成和比例會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響對(duì)三氯生的降解能力和遷移轉(zhuǎn)化路徑。在高溫條件下，一些對(duì)溫度敏感的微生物可能會(huì)減少或消失，而一些耐高溫的微生物可能會(huì)成為優(yōu)勢(shì)種群，這些變化會(huì)改變活性污泥中微生物對(duì)三氯生的代謝途徑和降解能力。5.1.2pH值pH值是影響三氯生遷移轉(zhuǎn)化和活性污泥微生物活性的另一個(gè)關(guān)鍵環(huán)境因素。在三氯生的吸附過程中，pH值對(duì)其在活性污泥上的吸附有顯著影響。在酸性條件下，三氯生分子中的羥基容易質(zhì)子化，使其帶正電荷，而活性污泥表面通常帶有負(fù)電荷，這種靜電吸引作用有利于三氯生的吸附。隨著pH值的升高，三氯生分子逐漸去質(zhì)子化，電荷性質(zhì)發(fā)生改變，與活性污泥表面的靜電斥力增大，吸附量會(huì)逐漸減少。有研究表明，pH值在3-9的范圍內(nèi)對(duì)吸附?jīng)]有明顯影響，但當(dāng)pH值在9-11時(shí)，隨pH值的增加，吸附率減少。這說明在中性至弱酸性條件下，三氯生在活性污泥上的吸附相對(duì)穩(wěn)定，而在堿性條件下，吸附過程會(huì)受到抑制。對(duì)于三氯生的生物降解，pH值同樣起著重要作用?；钚晕勰辔⑸镌谥行灾寥鯄A性環(huán)境中生長(zhǎng)和代謝較為活躍，大多數(shù)微生物的最適pH值在6.5-8.5之間。當(dāng)pH值偏離這個(gè)適宜范圍時(shí)，微生物的酶活性可能受到抑制，從而影響三氯生的降解。在酸性條件下，pH值低于6.0時(shí)，硝化作用幾乎停止，這不僅影響活性污泥的脫氮性能，也可能間接影響三氯生的降解過程。因?yàn)橄趸?xì)菌是活性污泥微生物群落的重要組成部分，其活性的降低會(huì)改變微生物群落結(jié)構(gòu)和代謝功能，進(jìn)而影響對(duì)三氯生的降解。在堿性條件下，pH值高于9.0時(shí)，微生物的代謝活動(dòng)也會(huì)受到影響，三氯生的降解效率會(huì)降低。這是因?yàn)檫^高或過低的pH值會(huì)破壞微生物細(xì)胞內(nèi)的酸堿平衡，影響酶的活性中心結(jié)構(gòu)，使酶的催化活性降低。pH值還會(huì)影響活性污泥中微生物群落的結(jié)構(gòu)和組成。不同微生物對(duì)pH值的適應(yīng)范圍不同，在酸性環(huán)境中，一些嗜酸微生物可能會(huì)成為優(yōu)勢(shì)種群，而在堿性環(huán)境中，嗜堿微生物可能會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位。這些微生物群落結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響對(duì)三氯生的降解能力和遷移轉(zhuǎn)化路徑。一些嗜酸微生物可能具有特殊的代謝途徑，能夠在酸性條件下降解三氯生，而在堿性條件下，這些微生物的生長(zhǎng)受到抑制，三氯生的降解可能會(huì)受到影響。pH值還會(huì)影響三氯生的非生物轉(zhuǎn)化過程。在水解過程中，pH值對(duì)三氯生的水解反應(yīng)速率影響較大，在堿性條件下，水解反應(yīng)速率明顯加快。當(dāng)pH值為9.0時(shí)，三氯生的水解半衰期明顯短于pH值為7.0時(shí)的情況。這是因?yàn)樵趬A性條件下，氫氧根離子的濃度較高，能夠更有效地進(jìn)攻三氯生分子中的醚鍵，促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行。pH值對(duì)三氯生的光解也可能產(chǎn)生影響，不同pH值條件下，三氯生分子的存在形態(tài)和光吸收特性可能會(huì)發(fā)生變化，從而影響光解的速率和產(chǎn)物。5.2污泥特性5.2.1污泥齡污泥齡作為活性污泥處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)三氯生在活性污泥中的遷移轉(zhuǎn)化及活性污泥性能有著深遠(yuǎn)影響。污泥齡決定了活性污泥中微生物的生長(zhǎng)狀況，不同的污泥齡下，微生物的種類和數(shù)量會(huì)發(fā)生顯著變化，進(jìn)而影響三氯生的遷移轉(zhuǎn)化過程。在較短的污泥齡條件下，活性污泥中的微生物以生長(zhǎng)繁殖速度較快的細(xì)菌為主。這些細(xì)菌能夠快速利用污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)，但對(duì)三氯生的降解能力相對(duì)較弱。由于污泥齡短，微生物沒有足夠的時(shí)間適應(yīng)三氯生的存在，且系統(tǒng)中微生物的多樣性較低，缺乏對(duì)三氯生具有特異性降解能力的微生物種群。在污泥齡為[X1]天的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)添加三氯生后，三氯生在活性污泥中的吸附量相對(duì)較低，生物降解速率也較慢，導(dǎo)致三氯生在液相中的殘留濃度較高。這是因?yàn)槎涛勰帻g下的微生物群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無法提供足夠的酶系和代謝途徑來有效降解三氯生，使得三氯生難以被轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。隨著污泥齡的延長(zhǎng)，活性污泥中的微生物群落結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生變化，一些生長(zhǎng)緩慢但對(duì)三氯生具有降解能力的微生物開始逐漸積累。這些微生物能夠通過自身的代謝活動(dòng)，將三氯生吸附到細(xì)胞表面，并利用細(xì)胞內(nèi)的酶系對(duì)其進(jìn)行降解。在污泥齡為[X2]天的實(shí)驗(yàn)中，三氯生在活性污泥中的吸附量明顯增加，生物降解速率也顯著提高。這是因?yàn)殚L(zhǎng)污泥齡為微生物提供了更充足的時(shí)間來適應(yīng)三氯生的環(huán)境，使得微生物能夠逐漸誘導(dǎo)產(chǎn)生降解三氯生所需的酶類，并且微生物群落的多樣性增加，為三氯生的降解提供了更多的代謝途徑。在長(zhǎng)污泥齡條件下，活性污泥中可能會(huì)出現(xiàn)一些對(duì)三氯生具有較強(qiáng)耐受性和降解能力的細(xì)菌，如假單胞菌屬和黃桿菌屬等，它們能夠通過加氧酶、水解酶等多種酶的作用，將三氯生逐步分解為小分子物質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)三氯生的有效降解。污泥齡還會(huì)影響活性污泥的性能，進(jìn)而間接影響三氯生的遷移轉(zhuǎn)化。較長(zhǎng)的污泥齡會(huì)使活性污泥中的微生物代謝產(chǎn)物積累，導(dǎo)致污泥的沉降性能下降。這可能會(huì)影響三氯生在活性污泥中的分布和傳輸，使得三氯生在液相中的停留時(shí)間增加，不利于其遷移轉(zhuǎn)化。而較短的污泥齡雖然能保證活性污泥具有較好的沉降性能，但由于微生物對(duì)三氯生的降解能力有限，可能會(huì)導(dǎo)致三氯生在活性污泥中積累，對(duì)微生物產(chǎn)生毒性作用，影響活性污泥的處理效能。污泥齡還會(huì)影響活性污泥中微生物的內(nèi)源呼吸和自身氧化程度，進(jìn)而影響活性污泥的組成和性質(zhì)，這些變化都會(huì)對(duì)三氯生在活性污泥中的遷移轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響。5.2.2污泥微生物群落結(jié)構(gòu)污泥微生物群落結(jié)構(gòu)的差異會(huì)導(dǎo)致活性污泥對(duì)三氯生的響應(yīng)呈現(xiàn)出明顯不同?；钚晕勰嘀械奈⑸锓N類繁多，不同微生物具有獨(dú)特的代謝特性和生理功能，這使得它們?cè)诿鎸?duì)三氯生時(shí)表現(xiàn)出各異的反應(yīng)。在富含假單胞菌屬（Pseudomonas）和黃桿菌屬（Flavobacterium）等微生物的活性污泥中，對(duì)三氯生的降解能力較強(qiáng)。假單胞菌屬能夠分泌多種酶類，如加氧酶、水解酶等，這些酶可以催化三氯生分子中的醚鍵斷裂，使其分解為小分子物質(zhì)。黃桿菌屬則具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠在三氯生存在的環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖，并利用三氯生作為碳源和能源進(jìn)行代謝活動(dòng)。有研究表明，當(dāng)活性污泥中假單胞菌屬和黃桿菌屬的相對(duì)豐度較高時(shí)，三氯生在活性污泥中的降解速率明顯加快。在某實(shí)驗(yàn)中，通過富集培養(yǎng)使活性污泥中假單胞菌屬和黃桿菌屬的相對(duì)豐度分別達(dá)到[X3]%和[X4]%，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三氯生在[X5]天內(nèi)的降解率達(dá)到了[X6]%，而在普通活性污泥中，相同時(shí)間內(nèi)三氯生的降解率僅為[X7]%。這充分說明，富含這些具有三氯生降解能力微生物的活性污泥，能夠更有效地將三氯生轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，降低三氯生在環(huán)境中的殘留。而在微生物群落結(jié)構(gòu)相對(duì)單一的活性污泥中，對(duì)三氯生的響應(yīng)較為敏感。由于微生物種類有限，缺乏對(duì)三氯生具有特異性降解能力的微生物，當(dāng)三氯生進(jìn)入活性污泥系統(tǒng)時(shí)，微生物難以適應(yīng)三氯生的存在，容易受到三氯生的毒性影響。在某微生物群落結(jié)構(gòu)單一的活