藻菌颗粒污泥膜生物反应器（ABGS-MBR）技术：废水处理与资源回收的新前沿

本综述系统探讨了藻菌颗粒污泥膜生物反应器（ABGS-MBR）技术的核心进展，重点分析了其反应器构型（如单段分区式）、颗粒形成机制（如EPS假说）、关键调控因子（光照、选择压力等）及膜污染特性（TMP、滤饼层结构）。该技术通过藻菌共生（BAS）强化污染物降解与膜污染控制，为废水处理与资源回收提供了创新方向。

　　

Highlight

反应器构型

多种AGS-MBR构型已被开发，ABGS-MBR构型在概念上与之相似。这些构型主要分为三类：单段集成式、单段分区式以及两段/多段分离式（如图2所示）。表1总结了不同AGS-MBR和ABGS-MBR的构型特征。

形成机制

ABGS的形成机制与AGS高度相似，存在五种经典假说：（1）选择压力假说；（2）成核假说；（3）胞外聚合物（EPS）假说；（4）丝状细菌假说；（5）微生物自絮凝假说。尽管研究广泛，但颗粒污泥形成是一个多因素协同的复杂过程，尚未达成共识。详细机制可参考既往研究。

光照条件

光照条件通过调节藻类光合作用及部分功能菌的生理行为，对ABGS的性能起到关键调控作用，影响颗粒化、污染物去除及资源回收效率。关键光照参数包括光波长、光强和光周期，这些参数相互关联且已被广泛研究。图4展示了包括光照条件在内的关键影响因素及其调控机制。

跨膜压（TMP）与过滤通量

MBR中的膜污染源于微生物、颗粒或胶体、大分子溶质等物质与膜模块通过物理化学或机械过滤过程的相互作用。传统MBR在膜表面形成致密滤饼层，导致TMP急剧上升或膜通量严重下降。AGS-MBR的膜通透性提高约50%，证实了污泥形态对膜污染控制的关键作用。

挑战与展望

反应器构型设计与功能组件的选择显著影响ABGS特性及膜污染行为。单段分区式构型有望成为主流应用，而分离式构型仍是可行替代方案。功能组件（如搅拌器或悬浮填料）和反应器几何形状（如柱状或方型）主要通过优化流体力学和光照条件加速颗粒化并提高稳定性。未来研究需探索构型与功能组件的协同效应，以提升ABGS-MBR的整体性能。

结论

（1）系统构型优化表明，单段分区式反应器促进颗粒化与稳定运行。柱状构型提供良好的光分布和流体力学特性，而方型反应器通过使用搅拌器或悬浮填料优化水力条件以加速颗粒化。

（2）已识别出四种主要的颗粒化培养策略，其形成机制与培养方法密切相关。“絮状接种培养”策略依赖于选择压力和微生物自组装，而“颗粒接种培养”策略则基于颗粒核的微生物增殖与EPS分泌。