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。
汙水處理同步回收資源及能源是水務行業綠色低碳轉型的重要方向之一。
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，傳統AnMBR膜汙染嚴重，且無法回收廢水中的氨氮和磷。
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。
鎂陽極釋放鎂離子與氨氮和磷酸鹽結合生成了鳥糞石；阴极析氢反应增加局部pH，有利于鳥糞石的阴极沉积，从而促进了鳥糞石与污泥的分离与原位回收。
本研究深入探究了膜表面濾餅層結構的調控對于膜汙染緩解的效果以及電子傳遞路徑對于甲烷生成的促進作用。
電化學厭氧膜生物反應器回收碳氮磷並緩解膜汙染機理
釋放的Mg2+導致汙泥絮體的尺寸增大以及汙泥顆粒與膜表面間的粘附力的減少，也降低了胞外聚合物蛋白質二級結構中氫鍵的比例，從而削弱了凝膠層的形成，使濾餅層結構變得疏松多孔。
電化學反應強化了種間直接電子傳遞，豐富了産甲烷途徑，産生的甲烷純度提高至94%。
如果對eRAnMBR的甲烷電能進行回收利用，可以覆蓋反應器的電力及電極消耗的成本。
總的來講，eRAnMBR反應器具有工藝簡潔、膜維護少、碳足迹低等優點，爲下一代汙水處理提供了新的技術選擇。
來源：中國科學院生態環境研究中心
