磺胺类药物被广泛应用到临床、畜牧业和水样养殖业中，磺胺类药物使用后大部分以原型或代谢物的形式进入水体环境，未利用的抗生素排放到污水中最终进入城市污水处理厂。目前污水除磷广泛采用生物除磷方法，利用聚磷菌的厌氧释磷-好氧过量吸收磷的能力去除污水中溶解性磷。在厌氧释磷阶段，聚磷菌（PAO）释放磷；而在好氧吸磷阶段，PAO过量吸收水体中的磷酸盐，通过排放富含磷酸盐的污泥，实现水体生物除磷目的。抗生素进入城市污水处理系统中会对活性污泥系统产生影响。

研究磺胺嘧啶对生物除磷系统的影响，以期为磺胺嘧啶废水的治理提供理论指导。

设置4个试验组，添加不同浓度的磺胺嘧啶，4组磺胺嘧啶的浓度分别为0、5、10和20mg/L，记为R0~R3，利用SBR反应器探讨磺胺嘧啶对生物除磷系统的影响。

◆磺胺嘧啶对生物除磷的影响

图1为磺胺嘧啶对SBR系统除磷过程的影响。在试验前5d，不同浓度磺胺嘧啶对出水磷浓度均无显著影响，除磷效率均达95%，表明磺胺嘧啶对SBR系统除磷效率的冲击较小；试验后期（5~18d），R2、R3组出水磷浓度均显著高于R0、R1组，R2、R3组除磷效率比空白组（R0）降低了9%和18%，表明高浓度磺胺嘧啶（10、20mg/L）在试验后期显著抑制除磷作用。

图1 磺胺嘧啶对SBR系统除磷的影响

表1为典型周期（3、6、16d）内磺胺嘧啶对系统释磷量和吸磷量的影响。磺胺嘧啶增加系统内厌氧释磷量和好氧吸磷量，其中R2组（10mg/L）释磷量、吸磷量高于其他试验组，表明磺胺嘧啶增加系统厌氧释磷、好氧吸磷的速率。

◆磺胺嘧啶对除磷污泥性状的影响

图2为不同浓度磺胺嘧啶对活性污泥特性的影响。在试验过程中，4个试验组反应器活性污泥浓度整体呈下降的趋势。在试验前期，R3组反应器污泥浓度显著低于其他试验组，污泥浓度最低为2100mg/L；在试验中后期，4组反应器内污泥浓度无显著差异。磺胺嘧啶能显著降低R1、R2、R3组的沉降性能，其中R2、R3组显著低于其他试验组。

图2 磺胺嘧啶对生物除磷污泥浓度和污泥沉降性能的影响

◆磺胺嘧啶对除磷污泥EPS的影响

胞外聚合物(EPS)能形成保护层和营养吸收层抵抗有害的外界环境，蛋白质和多糖为EPS主要组成部分，占总量的70%~80%。图3为典型周期内磺胺嘧啶对生物除磷污泥EPS的影响。磺胺嘧啶试验组多糖含量均高于空白组，但无显著差异。高浓度磺胺嘧啶（20mg/L）比空白组多糖含量增加5.6%；磺胺嘧啶能显著增加EPS中蛋白质含量，高浓度抗生素组（R2、R3）比空白组增加33.2%和47.2%。可能是磺胺嘧啶作为有毒物质，进入系统后刺激活性污泥微生物分泌EPS来抵御有毒物质的侵害。

注：小写字母不同表示差异显著（P<0.05）

图3 磺胺嘧啶对生物除磷污泥EPS的影响

◆磺胺嘧啶对生物除磷酶活性的影响

生物除磷过程需要关键酶调控，其中与生物厌氧释磷密切相关的为外切聚磷酸盐水解酶(PPX)，而与PAO好氧吸磷密切相关的为聚磷酸盐激酶(PPK)；活性污泥脱氢酶活性直接影响生物除磷系统中有机污染物的转化。

图4为磺胺嘧啶对生物除磷酶活性的影响，随着抗生素浓度增加，PPX酶活性呈先下降后上升的趋势，R3组的PPX酶活性显著高于其他试验组；磺胺嘧啶对PPK酶活性有一定影响，R3组的PPK酶活性高于其他试验组。磺胺嘧啶对系统内PPX酶活性影响较小，可能是磺胺类抗生素难溶于水，其生物有效浓度低，导致对微生物抑制效应弱。

另外，脱氢酶活性随着抗生素浓度增加呈逐渐上升的趋势，R2、R3组脱氢酶活性显著高于空白组，该研究结果与前人研究结果相反。磺胺类抗生素的作用机制是干扰细菌的叶酸代谢，有些微生物可以不用自身合成叶酸，磺胺类抗生素对其影响效果减弱，这可能是磺胺嘧啶对脱氢酶活性无抑制的原因之一。

注：小写字母不同表示差异显著（P<0.05）

图4 磺胺嘧啶对生物除磷关键酶活性的影响

低浓度磺胺嘧啶对污水SBR系统影响不明显，高浓度磺胺嘧啶影响试验中后期的厌氧释磷和好氧吸磷量，降低生物除磷效率。高浓度磺胺嘧啶能降低污泥浓度和污泥沉降性能。磺胺嘧啶提高系统污泥中EPS中蛋白质含量，增加EPS总量。另外，磺胺嘧啶增加活性污泥中脱氢酶活性，改变PPX、PPK酶的活性。