盐度对缺氧膜生物反应器污染物去除、微生物群落及膜污染的长期影响机制研究

针对高盐废水处理中微生物活性抑制、膜污染加剧等难题，研究人员通过长期运行缺氧膜生物反应器（MBR），系统评估了2.5–15.0?g NaCl/L盐度梯度下污染物去除效率、微生物群落演替及膜污染特性。研究发现高盐度导致活性生物量流失、有机物和NH4+-N去除率下降，同时可溶性胞外聚合物（EPS）分泌增加引发不可逆膜污染（Rf达33.5–40.6%），但微生物群落适应性调整（如Chloroflexi富集）可缓解负面影响。该研究为工业高盐废水生物处理提供了重要理论依据。

　　

随着工业快速发展，高盐废水排放量逐年攀升，其独特的理化性质对传统生物处理工艺构成严峻挑战。盐浓度超过1%即可引发微生物细胞膜损伤、代谢酶失活，尤其对硝化细菌的抑制更为显著——研究显示，高盐环境下亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性仅剩7%，远低于氨氧化菌(AOB)的37%。更棘手的是，盐度波动还会刺激微生物分泌大量胞外聚合物(EPS)，加速膜生物反应器(MBR)的不可逆污染。尽管已有研究尝试通过培养嗜盐菌或耦合电化学技术应对这些问题，但长期运行数据匮乏，难以指导工程实践。

为此，越南国家大学胡志明市的研究团队在《Bioresource Technology》发表了一项历时600天的系统性研究。他们构建实验室级缺氧MBR装置，通过四阶段盐度调控（2.5→5.0→15.0→10.0?g NaCl/L），综合评估了盐度对污染物去除、污泥特性、膜污染及微生物群落的影响。研究采用高通量测序分析菌群结构，结合EPS组分测定和膜阻力模型解析污染机制，并首次揭示了盐度升降过程中微生物的适应性演化规律。

关键实验方法
研究使用容积30.5L的缺氧MBR系统，合成废水含COD 300±50?mg/L、NH₄⁺-N 30±5?mg/L。通过16S rRNA基因测序分析微生物群落，采用三维荧光光谱(EEM)表征EPS，利用阻力串联模型量化膜污染。

Effects of salinity on the treatment performance
盐度提升至5.0?g NaCl/L时，COD去除率从95.2%骤降至85.7%，NH₄⁺-N去除率由89.4%跌至62.3%。值得注意的是，当盐度升至15.0?g NaCl/L后重新降至10.0?g NaCl/L时，NH₄⁺-N去除率恢复至75.6%，表明微生物产生盐度记忆效应。

Microbial community evolution
优势菌门Proteobacteria占比随盐度升高从81.5%递减至43.5%，而Chloroflexi在15.0?g NaCl/L时占比达21.4%。这类菌能促进菌胶团形成，其丰度与不可逆污染率(R_f)呈显著负相关(r=-0.83)。

Membrane fouling mechanisms
高盐(10–15?g NaCl/L)促使EPS中蛋白质含量增加2.3倍，通过吸附膜孔导致不可逆污染占比达40.6%。但扫描电镜显示，Chloroflexi主导的污泥形成更致密絮体，有效降低膜表面污染物沉积。

结论与意义
该研究证实缺氧MBR可耐受15.0?g NaCl/L的高盐环境，但需平衡处理效率与膜污染控制。微生物群落的动态适应是维持系统稳定的关键，尤其Chloroflexi的富集为生物强化提供了新靶点。成果为皮革、制药等行业高盐废水处理工艺优化提供了三点重要启示：1) 盐度梯度式提升有助于微生物驯化；2) 调控EPS分泌是缓解膜污染的有效途径；3) 基于菌群结构预警可实现过程调控。这些发现突破了高盐废水生物处理的技术瓶颈，为"零液体排放"目标的实现奠定了理论基础。