中文摘要：

泥龄是反应器的重要调控参数之一，然而目前国内外关于泥龄对MBR膜污染的影响研究没有一致的结论。本课题以系统内微生物为主要研究对象，以泥龄影响微生物变化、顺而影响微生物代谢产物（EPS、SMP）变化、继而影响膜污染为研究主线。通过EPS、SMP试验阐明各泥龄MBR内微生物代谢产物对膜污染的影响及相互关系；通过综合运用多种现代微生物分子生态学研究手段研究泥龄对微生物种群结构、优势种群及代谢活性的影响，阐明微生物对其代谢产物的影响；构建基于泥龄对膜污染影响的微生物生长和代谢产物的动力学模型；建立膜污染关键微生物种属数据库，研究并设计用于快速监测膜污染的基因芯片。通过以上研究，深入分析不同泥龄条件下，微生物种群、微生物代谢产物和膜污染三者之间的关系，全面揭示泥龄对膜污染影响的微生物分子生态学机理。为优化反应器控制、深入探明膜污染机理及推动基因芯片在我国环境微生物方面的研究奠定基础。

结论摘要：

膜污染是膜生物反应器（MBR）推广应用过程中遇到的主要问题。泥龄是反应器的重要调控参数之一，然而目前国内外关于泥龄对MBR膜污染的影响研究没有一致的结论。本课题以系统内微生物为主要研究对象，以泥龄影响微生物变化、顺而影响微生物代谢产物（EPS、SMP）变化、继而影响膜污染为研究主线。通过EPS、SMP试验阐明各泥龄MBR内微生物代谢产物对膜污染的影响及相互关系，构建基于泥龄对膜污染影响的代谢产物动力学模型。通过综合运用多种现代微生物分子生态学研究手段研究泥龄对微生物种群结构、优势种群的影响，阐明微生物对其代谢产物的影响。研究表明不同泥龄的MBR对NH4+-N和COD均具有较好的去除效果，但低泥龄MBR更易发生膜污染。膜阻力随着泥龄的升高而降低，膜污染阻力（RF）为膜阻力的最主要组成部分。EPS及SMP的浓度均随着泥龄的升高而降低；三维荧光光谱分析显示低泥龄MBR中芳香蛋白类物质含量较高；傅里叶红外光谱分析显示低泥龄MBR中含有更多的蛋白质以及腐殖酸类物质；表观分子量分布结果表明低泥龄MBR内有更多的小分子量物质（<1kDa）。微生物分析结果表明多样性指数和丰富度指数随着泥龄的增加而升高，泥龄影响同一微生物在不同反应器内出现的速度。低泥龄MBR内的微生物种群结构呈现出不同的特征，与其他MBR所共有的微生物也最少，且优势微生物浓度要显著低于其他MBR。试验同时研究了组合移动床生物膜反应器（MBBR）、微生物燃料电池（MFC）对降低膜污染的作用。结果表明MBBR-MBR及MFC-MBR耦合系统在不影响处理效果的条件下，均能有效缓解膜污染；其控制机理主要是减少反应器内微生物代谢产物中的多糖及蛋白质浓度。本研究深入分析了不同泥龄条件下，微生物种群、微生物代谢产物和膜污染三者之间的关系，全面揭示了泥龄对膜污染影响的微生物分子生态学机理。为深入探明膜污染机理、优化反应器控制奠定基础。