摘要
厌氧膜生物反应器（AnMBR）被认为是具有可持续发展的应用工艺。然而，由于厌氧微生物对所处环境敏感，导致了当本身或外界环境变化时，水解酸化和甲烷化之间的平衡容易被打破，反应器中挥发性脂肪酸（VFAs）积累和甲烷浓度（CH4）下降，反应器性能降低。除此之外，膜污染也是限制AnMBR更广泛应用的主要瓶颈。因此，有必要研究强化AnMBR运行效能以及减轻膜污染的方法，提高AnMBR处理效率。 为此，本研究将二价铁和外加电场置于处理淀粉废水的厌氧表面导电膜生物反应器（SAnEMBR）中，通过监测反应器自然运行和pH调整时的运行结果，分别探讨二价铁和外加电场对SAnEMBR运行效能的影响。分析污泥混合液性质对膜污染和反应器运行效能之间的作用机制，系统研究处理过程中的膜污染特性和膜污染动态变化规律。同时对二价铁在反应器中的分布和归趋进行了探析。 在自然运行状态下，反应器中有机物会快速水解酸化，pH下降，3个反应器COD去除率在48.11%-60.67%，二价铁和电场对反应器的强化效果有限；在pH调整后可以有效的提升COD去除率、CH4浓度等，强化反应器运行效能，这得益于电场对微生物种群多样性的提升，二价铁水解絮凝能力及其对微生物种群活性的积极影响。 反应器自然运行中污泥混合液中颗粒粒径较小，造成膜孔堵塞，导致了快速不可逆污染层的形成；pH调整后，结合激光共聚焦显微镜（CLSM）等手段发现膜表面首先形成滤饼层后逐渐形成凝胶层。在SAnEMBR中，二价铁增大污泥混合液颗粒粒径，并通过与SMP、EPS结合减缓凝胶层的形成；电场强化了阴极膜表面的静电斥力，减少膜表面污染物的沉积。 在自然运行状态下由于反应器pH下降，二价铁主要以离子状态存在且大部分随出水流失，而pH调整后二价铁主要以无定型氢氧化亚铁和污泥结合态存在，电场作用下污泥混合液中铁元素积累较少且在上清液与污泥中浓度相当，而只投加二价铁的反应器中铁元素主要积累在污泥中，这容易造成微生物毒性。
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