第一作者：王新杰
通讯作者：苏俊峰 教授
通讯单位：西安建筑科技大学
DOI:10.1016/j.biortech.2023.130215
随着水资源短缺危机的日益紧张，利用反渗透技术对城市污水进行资源化处理以获得高纯水在技术上是可行的，在经济上是有效的。然而，城市废水中的氨氮（NH4+-N）、重金属、盐和有害有机物在反渗透过程中被截留，并最终形成反渗透浓缩物（ROC）。微生物处理可将氨氮完全转化为气态氮而不产生含氮残留物其处理效果好，不存在二次污染问题等优点，被广泛应用。同时异养硝化反硝化菌可以利用微生物诱导钙沉淀(MICP)脱除水中的重金属和有机污染物，但是由于其在实际运行过程中处于分散态，且受到重金属和有机物的影响，其活性会受到一定程度的削弱。本研究探索梧桐落叶生物炭、贝壳粉和聚氨酯海绵结合材料负载菌株Zobellella denitrificans sp. LX16高效去除NH4+-N、化学需氧量(COD)、镉(Cd2+)和四环素(TC)。FSPU生物膜反应器对NH4+-N、COD、钙(Ca2+)、Cd2+和TC的去除率分别为98.69%、97.26%、83.95%、98.34%和69.12%。FSPU对微生物的保护作用提高了细菌对污染物的去除效率和电子传递能力。微生物产生的腐殖酸和FSPU也可以降低污染物对微生物的压力。同时，FSPU的三维结构使其具有良好的载菌量，细菌可以通过胞外聚合物和MICP去除水中的Ca2+、Cd2+和TC。高通量实验结果表明，细菌协同作用对反应器的影响很大。
Fig. 1. The concentration changes of ammonia nitrogen (NH4+-N), nitrate nitrogen (NO3--N), and chemical oxygen demand (COD) in BG, CG and EG bioreactors.
Fig. 2. The concentration changes of calcium (Ca2+), cadmium (Cd2+), and tetracycline (TC) in BG, CG, and EG bioreactors.
Fig. 3. The 3D-EEM spectra of BG (a1 - a4), CG (b1 - b4) and EG (c1 - c4) in period 4.2, period 4.3, period 5.2, and period 5.3, as well as the proportion of dissolved organic matter in BG (a5), CG (b5) and EG (c5).
Fig. 4. The changes of ETSA results in EG and CG bioreactors at different periods.
Fig. 5. Comparison of FTIR (a) and XRD (b) spectra of bioprecipitates in EG and FSPU.
Fig. 6. Differences in potential functions (a) and nitrogen metabolizing enzymes (b) between samples W0, W1, W2, and W3.
FSPU生物膜反应器对NH4+-N、COD、Ca2+、Cd2+和TC实现高效去除。生物膜反应器填料具有三维结构，以确保良好的微生物负载，同时促进微生物的电子传递和代谢活性，提高污染物耐受性和去除效率。该反应器为利用MICP处理反渗透浓缩液提供了实用参考。
Xinjie Wang, Jiawei Li, Liang Xu, Junfeng Su, Zhao Wang, Xuan Li, Simultaneous removal of calcium, cadmium and tetracycline from reverse osmosis wastewater by sycamore deciduous biochar, shell powder and polyurethane sponge combined with biofilm reactor, Bioresource Technology, 2024, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.130215
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