间歇曝气协同调控藻菌膜生物反应器：一种节能优化的新策略

本文系统比较了连续与间歇曝气（2?h开/1?h关）对藻菌膜生物反应器（AB-MBR）性能的影响，发现间歇曝气在维持高COD（化学需氧量）去除率（>95%）的同时，显著提升TP（总磷）和TN（总氮）去除效率（分别达~70%和~45%），并降低能耗（3.19?kWh/m3）。研究揭示了间歇曝气通过富集功能菌群（如Actinobacteriota、Chloroflexi）和藻类（unclassified_f__Chlamydomonadaceae）增强藻菌协同作用，为废水处理节能优化提供新思路。

　　

Highlights

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  间歇曝气显著提升藻菌膜生物反应器（AB-MBR）的营养盐去除效能，总磷（TP）和总氮（TN）去除率分别提高至约70%和约45%。
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  尽管初期跨膜压力（TMP）显示膜污染风险较高，但系统通过渐进式驯化产生适应性抗污染行为。
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  高通量测序表明，间歇曝气选择性富集了关键功能类群——细菌中的放线菌门（Actinobacteriota）和绿弯菌门（Chloroflexi），以及藻类中的未分类衣藻科（unclassified_f__Chlamydomonadaceae），从而强化藻菌协同作用。
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  间歇曝气降低单位能耗至3.19?kWh/m3（连续曝气为4.81?kWh/m3），凸显其节能与减排潜力。

Conclusions

本研究首次系统比较了连续与间歇曝气（2小时开/1小时关）在AB-MBR中的表现，填补了该领域以往集中于连续曝气的研究空白。间歇曝气在稳定维持化学需氧量（COD）去除率（>95%）的同时，显著提升营养盐去除效率（TP≈70% vs. 56%；TN≈45% vs. 38%），并降低单位能耗（3.19?kWh/m3 vs. 4.81?kWh/m3）。这些改进与功能类群（如放线菌门、绿弯菌门和未分类衣藻科）的选择性富集密切相关，揭示了藻菌协同作用的强化机制。间歇曝气策略为下一代废水处理提供了工程适用、可扩展且符合可持续发展目标的优化路径。