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氯酚类物质是一类持久性有机污染物,具有强生物毒性、生物积累性和持久性,对人类健康和生态环境构成严重威胁。厌氧微生物降解氯酚具有低成本,高效率,低能耗,易操作,无二次污染的优点,受到研究者的关注。但也具有一定局限性,如脱氯功能存在底物专一性、脱氯机理存在差异、脱氯功能与微生物种群组成的关系尚不明晰、厌氧脱氯方法仍需进一步优化等问题。本研究利用厌氧生物技术,通过驯化活性污泥富集氯酚厌氧降解污泥,探索厌氧条件下驯化污泥降解氯酚类物质的还原脱氯途径、代谢特征、影响因素、种群构成等,深入脱氯机理,为加速还原脱氯的方法、实现多氯酚的彻底矿化及实际应用提供理论基础。研究中先后两次以2,4,6-TCP驯化活性污泥,获得2,4,6-TCP驯化污泥1#和2#,结果发现,二者的降解特性存在显著差异。1#污泥可快速实现2,4,6-TCP的初始性降解,但无法降解中间产物4-CP及苯酚,这些产物不断积累,无法实现最终性降解,导致二次污染。对厌氧条件、温度等培养条件进行优化后,获得的2#污泥不仅可以降解2,4,6-TCP、2,4-DCP,还可以降解4-CP及苯酚,67μM的4-CP和25μM的苯酚可在20h内降解,且2,4,6-TCP的降解不受4-CP浓度的影响。这说明2#污泥具有复合脱氯作用。NaCl对两种污泥的影响存在显著差异,NaCl浓度高达32mM时,仍对1#污泥脱氯效果具有促进作用,而低浓度的NaCl2#污泥的降解效果却有明显的抑制。利用高通量测序技术进行菌群差异分析发现,2,4,6-TCP驯化污泥1#和2,4,6-TCP驯化污泥2#菌群种类差别较大,1#比2#含有种类和数量更多的耐盐的硫酸盐还原菌Desulfobulbus、Desulfovibrio、Dechloromonas、Desulfomicrobium、Geobacter、Clostridium和Treponema,所以1#污泥可以耐受高盐环境,而2#不能耐受高盐环境。研究中为优化2,4,6-TCP驯化污泥的降解效果,考察了一些环境因子对降解效果的影响。发现,不同的抗生素对2,4,6-TCP驯化污泥降解效果的影响不同。50mg/L氨苄青霉素和50mg/L氯霉素均对2,4,6-TCP驯化污泥降解效果有一定的抑制作用,而50mg/L万古霉素基本不影响2,4,6-TCP驯化污泥降解效果。Na2S是常用于厌氧反应的吸氧物质,5mM Na2S的存在也不会对2,4,6-TCP驯化污泥降解效果产生影响。许多研究者提出提高碱度可以提高厌氧降解氯酚的效果,但本研究证明,投加0mM、0.3m M、0.7mM、1mM、2mM、5mM NaHCO3并没有明显提高2,4,6-TCP驯化污泥的脱氯效果。2,4,6-TCP驯化污泥对KCl具有一定的耐受性,低浓度的KCl对2,4,6-TCP的降解效果影响不大,当KCl浓度达到16mM以上时,KCl会抑制2,4,6-TCP驯化污泥的活性,降低2,4,6-TCP的降解速率。利用4-CP对污泥进行驯化获得高效降解4-CP驯化污泥。结果发现,4-CP驯化污泥对2,4,6-TCP、2,6-DCP、2-CP、4-CP能够进行最终性降解,可在25h内完全降解10μM的2,4,6-TCP,50h内完全降解40μM的2,6-DCP。当体系中同时存在2-CP和4-CP时,4-CP驯化污泥可在60h内完全降解30μM的4-CP,72h内完全降解40μM的2-CP,96h内完全降解51.5μM的中间产物苯酚。4-CP驯化污泥脱氯的优先级别是对位氯大于邻位氯。可见,4-CP驯化污泥富集了具有复合功能的菌群,对含不同氯取代位置的氯酚均具有良好的降解作用。利用UASB反应器考察4-CP的降解特性,发现,在UASB反应器中,运行稳定时,停留时间26h,初始浓度为50μM的4-CP去除率稳定在90%以上,中间产物苯酚残留量很少,最多为3.8μM,大部分均已完全去除。COD去除率可以达到95%以上,气体排放量及pH基本恒定,无较大波动,说明UASB反应器体系稳定性良好,不仅可以实现氯酚的最终性降解,还能较彻底地将有机物进行甲烷化。对4-CP间歇与UASB反应器降解微生物种群结构进行分析发现,UASB反应器的菌群优势种群种类和数量明显增多,Longilinea、Saccharibacteria和Smithella的丰度明显增加,这些种群与降解效果有密切的关系。