好氧颗粒污泥膜生物反应器中胞外聚合物诱导膜污染的机制解析及硫酸铝/改性微生物絮凝剂预混凝调控策略

本文系统研究了好氧颗粒污泥膜生物反应器（AGMBR）中可溶性胞外聚合物（SEPS）、松散结合型（LB-EPS）和紧密结合型胞外聚合物（TB-EPS）对膜污染的差异化贡献，创新性采用硫酸铝/改性微生物絮凝剂（AS/MMF）预混凝体系，通过静电中和与吸附架桥协同作用有效降低膜界面自由能（XDLVO理论验证），为污水可持续处理提供了新思路。

　　

Highlight

本研究首次揭示了好氧颗粒污泥膜生物反应器（AGMBR）中三类胞外聚合物（EPS）的差异化膜污染机制：紧密结合型胞外聚合物（TB-EPS）凭借高蛋白含量堵塞膜孔，形成致密滤饼层，展现最强污染抗性；而可溶性胞外聚合物（SEPS）仅形成松散滤饼层，污染倾向最低。

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实验水质与污泥样本

采用COD:N:P=100:10:1的合成市政污水作为基质，主要成分包括乙酸钠（碳源）、氯化铵（氮源）和磷酸二氢钾（磷源），具体配方详见附表S1-S2。所有试剂均为分析纯，实验用水为超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）。

EPS组分水质指标对比

TB-EPS展示最高蛋白质/多糖（PN/PS）比值（达3.2），其蛋白质含量是SEPS的2.8倍；而SEPS富含多糖（PS占比62%）。三类EPS均携带高负电性zeta电位（<-30 mV），这为后续AS/MMF预混凝的静电中和作用提供了关键作用靶点。

Conclusions

通过XDLVO理论首次量化证实：AS/MMF预混凝能显著降低污染物与膜界面亲和能（ΔG^adh降低47%），同步削减可逆/不可逆污染阻力。该技术使膜通量恢复率提升至92%，为AGMBR膜污染控制提供了"精准靶向"解决方案。