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膜生物反应器(MBR)作为膜分离与生物技术有机结合的污水处理技术，具有系统处理效果好、容积负荷高、占地面积小，节省空间等优点，但随着环境标准越来越高，包括MBR在内的传统生物处理方法难以达到处理要求，而且膜污染也成为普通MBR推广应用的主要障碍，所以研究提高膜生物反应器的处理性能和有效控制膜污染具有重要意义。 本研究耦合膜分离、电凝聚和生物处理技术，通过在传统MBR膜组件两侧设置铁极板，研发了具有知识产权的原位可调节电极周期换向和通断时间比来控制电流密度和铁离子产生速率的电凝聚膜生物反应器(ECMBR)，并对该反应器的污水处理性能和膜污染特性进行了系统的试验研究。 首先以模拟生活污水为研究对象，分析ECMBR污水处理性能和膜过滤特性。考察了HRT、DO、电压梯度等不同工艺条件下电凝聚对污水COD、NH4+-N和TP处理性能影响，探讨了操作膜通量、曝气强度、出水抽停时间比等操作条件下电凝聚对膜过滤速率的影响。研究结果表明，电凝聚可以显著强化MBR的处理效果，增强生物和化学协同除磷，在电压梯度为0.2V/cm时ECMBR的COD、NH4+-N和TP去除率分别比MBR高7.1％、25.1％和65.9％;此外，电凝聚可以有效减缓膜污染速率，在各操作条件下，ECMBR的膜污染速率均小于MBR，在曝气量为0.2m3/h时，ECMBR的膜污染速率仅为MBR的34.03％。 其次，为深入研究电凝聚对MBR脱氮性能的强化作用，探讨了在限氧曝气处理模拟生活污水时的ECMBR同步硝化反硝化脱氮性能，考察了不同DO、C/N、pH、电压梯度时电凝聚对COD、NH4+-N和TN的去除影响，通过分析电凝聚作用下的亚硝酸盐积累率、氨氧化动力学特征、pH、污泥粒径和分形维数、相关酶活性及AOBs和NOBs生长代谢情况来阐释电凝聚提高同步硝化反硝化脱氮性能的机制。研究结果表明，ECMBR对于DO变化的耐受性更强，在DO为1.0mg/L和2.0mg/L条件下，MBR的TN平均去除率分别为53.6％和31.2％，而ECMBR的TN去除效率能稳定在70％以上。一方面，ECMBR可提高NO2-N的积累率，其AOBs最大比增殖速率μnmax和NH4+-N半速率常数KN要分别比MBR高25％和45％;另一方面，电凝聚过程中会提供碱度，增大污泥絮体粒径，形成适宜硝化菌和反硝化菌生长代谢的微环境。此外，电凝聚作用下，可提高羟氨氧化还原酶（HAO）38.35％，其并显著促进AOBs的增殖。分析结果表明电凝聚促进了MBR中短程同步硝化反硝化脱氮进程。 此外，为考察ECMBR对难降解有机废水的处理性能，探讨了ECMBR对印染废水中污染物的去除能力，并采用PCR-DGGE法对处理印染废水时的微生物群落特征及演替规律进行了解析。研究结果表明，好氧ECMBR可以强化对印染废水中染料活性艳蓝X-BR的去除，当MLSS浓度为4000mg/L，水力停留时间为8h，ECMBR电压梯度为0.4V/cm时，ECMBR比MBR对活性艳蓝X-BR的去除率高28.6％，电场及电极产生的铁离子共同对微生物去除活性艳蓝X-BR有显著的促进作用。ECMBR的微生物多样性指数高于MBR，其活性污泥中含有对活性艳蓝X-BR等带苯环有机物有良好去除效果的Microbacterium azadirachtae strain和Microbacterium phyllosphaerae strain，以及对COD、氮等具有良好去除能力的Curtobacterium sp.、Simplicispira psychrophila、Microbacteriumsp.、Pseudomonas fluorescens和Clostridium sp.等特有菌群。 最后，为了探明ECMBR的膜污染特性，对比分析了ECMBR和MBR中污泥浓度、SVI、混合液粘度、污泥粒径、zeta电位、SMP、ESP、相对疏水性等混合液特性参数变化情况，采用皮尔逊相关系数（rp）法对混合液特性与膜阻力之间的相互关系进行了解析，并建立了ECMBR膜污染经验模型，此外，探讨了电凝聚对膜生物反应器膜阻力分布和沉积层过滤性能的影响。研究结果表明，电凝聚可促进污泥增殖;防止污泥膨胀，减少丝状菌生长;提高污泥表面zeta电位;增大污泥平均粒径;凝聚大分子量SMP，并影响微生物代谢，减少微生物EPS分泌。电凝聚通过改变反应器中的污泥表面zeta电位、污泥平均粒径、SMP和EPS等混合液特性而缓解膜污染，ECMBR中膜污染经验模型为Rt=0.358MLSS-0.25zeta-0.024PSD+0.386SMP+0.249,(R2=0.821)。ECMBR的膜过滤阻力主要为沉积阻力，其污泥比阻仅为MBR中的1/5-1/8;与普通MBR相比，电凝聚和电场作用可分别降低膜过滤阻力71.5％和55％。 论文研究结果表明低电压电凝聚作用可以强化膜生物反应器的脱氮除磷和对难降解有机物的去除能力，并有效减缓膜污染。