中山大学研发新型MBR技术 构建膜污染评估新方法

中山大学环境科学与工程学院孟凡刚教授课题组一直从事膜污染和新型MBR反应器的研究工作。微生物细胞表面的胞外聚合物(EPS)及其释放所产生的溶解性微生物产物(SMP)一直被认为是膜污染物的主要来源。EPS和SMP组成(多糖、蛋白质和腐殖酸等)和形成机制(微生物分泌和基质降解等)的复杂性导致人们对膜污染机制的认识一直不明确。研究发现：不同分子尺寸范围的SMP具有显著不同的膜污染行为。在0.45 μm-10万Da尺寸范围内的 SMP(主要由多糖组成)会在膜表面沉积，成为关键的膜污染物；而小于10万Da的SMP会透过膜，成为膜出水有机物的主要成分。同时，借助蛋白质组学的研究方法，研究发现：在膜污染的初期(TMP发生跳跃前)，SMP是膜污染物中蛋白质的重要贡献者；而在严重膜污染阶段(TMP发生跳跃后)，胞外聚合物(EPS)逐渐成为膜污染物中蛋白质的主要来源。此外，生物降解实验和多组分生物降解模型(G models)的研究结果表明：SMP中的多糖和膜污染物(TMP跳跃后)中的多糖具有非常相似的生物降解行为；而EPS中的蛋白质和膜污染物中的蛋白质具有相似的降解行为。以上研究表明，膜表面微生物自身分泌的EPS和污泥上清液的SMP分别是膜污染物(严重膜污染阶段)中蛋白质和多糖的根本来源。这些研究结果一方面揭示了膜污染物的来源及形成规律，另一方面为MBR膜污染控制方法的优化(如反洗等)提供了重要理论依据。