微泡和纳米泡可提升老化生物活性炭过滤器对可生物降解微污染物的去除效果

《ACS ES&T Engineering》：Micro- and Nanobubbles Enhance the Abatement of Biodegradable Micropollutants in Aged Biological Activated Carbon Filters

　　

摘要

研究表明，使用老化介质的生物活性炭过滤器去除饮用水中的微污染物效果会因致密生物膜孔隙度降低以及有氧代谢减弱而下降。在本研究中，研究人员向年轻和老化的生物活性炭过滤器的进水口引入微气泡和纳米气泡，以期提升对具有不同功能基团的微污染物的去除效率。实验结果表明，间歇性引入微纳米气泡能够提高老化生物活性炭过滤器对可生物降解微污染物的去除效果，在15年的使用后，其去除效率可提升约10–70%。同时，通过质谱分析结合机器学习工具检测发现，由于产生的细胞毒性转化产物减少，生物活性炭过滤器的细胞毒性降低比例从不到60%上升到了约80%。间歇性引入微纳米气泡还能促使致密生物膜结构发生局部重塑，恢复生物膜中的孔隙结构，从而有利于对流传质过程。相应地，与有机物有氧代谢相关的< />Chloroflexota和Acidobacteriota类细菌在老化生物膜中的数量也会增加。然而，持续引入微纳米气泡则会严重破坏生物膜的完整性。本研究的成果表明，间歇性引入微纳米气泡是一种恢复老化生物活性炭过滤器中致密生物膜结构的新方法，有助于提升微污染物的生物降解效率。