导 读
中科院生态中心曲久辉院士团队在电化学厌氧膜生物反应器方面取得了重要研究进展，相关成果发表于Nature Communications，论文第一作者为中科院生态中心博士生张宇涵，通讯作者为中科院生态中心胡承志研究员。
污水处理同步回收资源及能源是水务行业绿色低碳转型的重要方向之一。
厌氧膜生物反应器（Anaerobic membrane bioreactors，AnMBR）具有能耗低、有机负荷与出水质量高的优点，在污水资源化领域有重要的应用前景。
但是，传统AnMBR膜污染严重，且无法回收废水中的氨氮和磷。
为此，曲久辉院士团队创建了一种资源回收型电化学厌氧膜生物反应器（electrochemical resource-recovery anaerobic membrane bioreactor，eRAnMBR），通过镁阳极-导电膜双阳极、石墨阴极结构，首次实现废水中的碳、氮、磷全部回收，并且明显缓解了膜污染。
镁阳极释放镁离子与氨氮和磷酸盐结合生成了鸟粪石；阴极析氢反应增加局部pH，有利于鸟粪石的阴极沉积，从而促进了鸟粪石与污泥的分离与原位回收。
本研究深入探究了膜表面滤饼层结构的调控对于膜污染缓解的效果以及电子传递路径对于甲烷生成的促进作用。
电化学厌氧膜生物反应器回收碳氮磷并缓解膜污染机理
释放的Mg2+导致污泥絮体的尺寸增大以及污泥颗粒与膜表面间的粘附力的减少，也降低了胞外聚合物蛋白质二级结构中氢键的比例，从而削弱了凝胶层的形成，使滤饼层结构变得疏松多孔。
电化学反应强化了种间直接电子传递，丰富了产甲烷途径，产生的甲烷纯度提高至94%。
如果对eRAnMBR的甲烷电能进行回收利用，可以覆盖反应器的电力及电极消耗的成本。
总的来讲，eRAnMBR反应器具有工艺简洁、膜维护少、碳足迹低等优点，为下一代污水处理提供了新的技术选择。
来源：中国科学院生态环境研究中心
