毕芳华 ，贾辉，王捷，张成众，乔龙胜

（1天津工业大学分离膜与膜过程省部共建国家重点实验室，天津 300387；2天津工业大学环境与化学工程学院，天津 300387）

引 言

膜生物反应器（membrane bioreactor, MBR）以膜组件取代传统的二沉池，实现泥水彻底分离的同时，存在膜污染现象[1-2]。研究表明：外加电场的方式能有效控制膜污染，这是由于MBR中主要污染物由荷负电性的微生物、污泥絮体、溶解性微生物产物（SMP）及胞外聚合物（EPS）等物质组成[3]，受到电泳迁移力的作用而向远离膜面的方向运动。然而，传统电场MBR附加的电场强度高、能耗大。同时，研究表明：适宜微生物的最佳电场强度在0.28～1.4 V·cm−1范围内[4]。

微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC）能将废水中的有机物通过微生物的代谢作用直接转化为电能，是一种新型的废水处理工艺[5]。一些研究将MFC和MBR组合[6-10]，MFC作为MBR的预处理和工艺调控单元实现出水水质的提高[9]。Liu等[6]采用 PP滤布作过滤材料，在平板膜组件内部布置阴极，考察长期过滤及快速过滤过程中施加 0.036和 0.073 V·cm−1微电场下膜污染的状况，发现电场能延长膜过滤周期，增强污泥活性。迪世靖等[11]将好氧MBR作为双室MFC的阴极，好氧池被挡板分隔成两部分，在形成 MFC回路的情况下，由于MFC产电将电子传递到阴极，补充了缺少碳源造成的电子供体不足的问题，从而增强了体系在低碳氮比下的脱氮能力。

本研究中设计了一种以污水为产电来源的MFC和MBR耦合工艺，MFC和MBR的进水相同，将MFC产电形成的电场附加在MBR内以控制其膜污染。研究在不同污泥浓度下附加 MFC电场对MBR膜污染的影响，通过测量活性污泥性质（EPS含量和zeta电位）的变化，研究和分析MFC产生的生物弱电场控制MBR膜污染的工艺特性和原理。……