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膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）是一种新兴的污水处理工艺,它结合了膜分离技术和传统的活性污泥技术。在日益严格的废水排放标准以及日益提高的环境保护意识的大环境下,MBR工艺具有出水水质好、活性污泥浓度高、剩余污泥产量低、抗冲击负荷强、占地面积小等独特的优势。然而,膜污染仍然是MBR工艺广泛应用的瓶颈性问题。近年来,大量的研究表明,通过向MBR中投加生物填料能够有效地减缓膜污染。本课题探究在进水不同碳氮比（C/N）条件下,分别向MBR中投加不同的固定生物填料对减缓膜污染以及提高污水处理效果尤其是脱氮效果的影响,期望在MBR中通过投加固定生物填料能够减缓膜污染并同时增强脱氮效果。该课题对探究通过投加固定填料减缓膜污染并提高污水处理效果具有一定的理论意义,同时也为向MBR中投加固定生物填料的实际应用提供实验依据和参考。在进水高C/N比（20.0）和低C/N比（6.7）条件下,分别向MBR中投加聚氯乙烯（Polyvinyl chloride,PVC）、聚氨酯（Polyurethane,PU）和聚乙烯醇缩甲醛（Polyvinyl formal,PVFM）生物填料,从MBR污水处理效果、膜污染速率、污泥混合液特性、泥饼层特性和微生物群落变化分析投加固定生物填料减缓膜污染和增强脱氮效果的机理。实验结果表明投加固定生物填料的MBR中污泥混合液特性有显著性的变化（包括污泥颗粒粒径增大,可溶性微生物产物（soluble microbial product,SMP）含量降低,SMP的蛋白质/多糖（PN/PS）比例降低等）,且污泥混合液特性的变化致使泥饼层的性质也发生变化,投加不同的固定生物填料后泥饼层中多糖和蛋白质含量都相应降低。此外,向MBR中投加固定生物填料还降低了污泥混合液中Sphingobacterials＿unclassified,Ohtaekwangia和Rhodocyclaceae＿unclassified等与膜污染相关的菌群在属水平下的丰度。因此,在MBR中投加固定生物填料能够显著改善污泥混合液特性,并影响微生物群落的多样性,有利于减缓膜污染,尤其是在进水低C/N比条件下,空白组R1的一个膜污染周期为4.5天（108 h）,而投加PVFM生物填料的R4一个膜污染周期延长至8.25天（198 h）。实验结果还表明,投加固定生物填料的MBR能够保持较好的污水处理效果,尤其是在进水低C/N条件下,空白组（R1）出水总氮含量为17.8±3.1 mg L-1,而投加PU生物填料和PVFM生物填料的反应器（R3和R4）出水总氮含量分别为14.4±2.0 mg L-1和13.4±1.7 mg L-1,即投加PU和PVFM生物填料后出水总氮含量降低。这可能是固定生物填料内部由于氧气传递限制形成好氧-缺氧的微环境,丰富了包括Thauera,Amaricoccus和Nitrosospira等硝化和反硝化细菌。对比不同的固定生物填料,由于PVFM生物填料具有更大的比表面积,在减缓膜污染和提高污水处理效果方面,均优于PVC和PU生物填料。综上所述,投加固定生物填料的MBR能够有效地减缓膜污染,并且在进水低C/N比条件下能够提高总氮的去除率;不同的固定生物填料对减缓膜污染和影响脱氮的效果差别较大,在本课题选用的三种固定生物填料中,PVFM生物填料减缓膜污染和提高脱氮的效果最佳。本课题对于在实际应用中选用高效的生物填料具有一定的指导意义,有助于提高污水处理的经济效益和节省MBR系统的运行费用,有利于推动MBR工艺广泛应用。