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废水含有丰富的生物质能,可以看作是放错位置的资源,有效回收其中的生物质能对于减轻水体污染和缓解能源危机具有重大意义。厌氧膜生物反应器(AnMBR)可以利用污水中的有机物产生沼气;处理过程中不需要曝气,降低能耗;而且膜可以截留增殖缓慢的厌氧微生物,提高处理效率;目前已经引起业界的广泛关注。但是,微滤膜/超滤膜无法截留溶解性污染物,而且在厌氧反应器中膜污染严重。正渗透(FO)是仅依靠渗透压驱动的膜分离过程,水分子自发地通过半透膜从水化学势高的原料液部分渗透到水化学势低的汲取液部分,可用于从污水或海水中提取饮用水。本研究将FO膜作为AnMBR中的分离膜形成厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR),保持AnMBR可提取生物质产能等优势,改善AnMBR性能。另外,我们结合微生物电解池(MEC)和AnOMBR,形成厌氧正渗透膜电生物反应器(AnOMEBR),以阳极强化降解有机物,阴极强化产甲烷;而且通过在FO膜表面安置不锈钢网阴极,实现膜污染的有效控制。本文主要进行以下两个方面的实验研究。(1)考察AnOMEBR在汲取液反向渗透、产气组成、甲烷产量以及污染物去除等方面的性能,并与AnOMBR对比,分析电场对AnOMEBR性能的影响。汲取液采用乙酸镁溶液,外加电压为0.5 V。实验结果表明,AnOMEBR和AnOMBR的原料液电导率增加速率分别为0.08 ms/(cm·d)和0.11 ms/(cm·d),盐度累积现象较文献相比大大减轻。在AnOMEBR中,电极的存在可以提高有机物的降解效率,其COD、NH4+-N和PO43--P的去除率分别为98%、57.77%和77.29%,处理效果优于AnOMBR(96%、51.43%和73.22%)。AnOMBR和AnOMEBR中的甲烷产量分别在0.254 L/gCOD和0.281 L/gCOD左右,AnOMEBR中的甲烷产量较AnOMBR提高了11.07%。AnOMEBR中能量增益大约为0.537 kJ,也就是说AnOMEBR虽然比AnOMBR增加了电耗,但是其多产生的甲烷可以弥补这部分电耗。(2)考察AnOMBR和AnOMEBR中的膜通量变化,结合反应器中EPS、SMP、蛋白质、多糖的测定,分析AnOMEBR中的膜污染减轻原因。结果表明,AnOMEBR中膜的运行周期为AnOMBR的1.27倍,膜污染速率显著降低。由于静电排斥作用,AnOMEBR中的不锈钢网阴极会抑制荷负电物质沉积在膜表面。而且,AnOMEBR中的LB-EPS和SMP含量低于AnOMBR,平均降低8.93%和23.92%,反应器内多糖和蛋白质含量低于AnOMBR,平均降低12.75%和17.89%。