图文导读
图
1(a–c)
展示了不同支撑材料条件下
AnDMBR
系统的跨膜压差（
TMP
）变化趋势与出水浊度变化结果。尼龙组泥饼层在运行第
8
天前迅速成膜，后期出现跳跃式
TMP
上升，污染不可逆风险高；黄铜组
TMP
虽发展较快但未出现第三阶段跳跃，不锈钢组则在整个运行周期中保持最慢
TMP
增长速率，表明其泥饼层结构形成更平稳，膜污染发展最可控。同时，图
1(c)
所示出水浊度结果显示，不锈钢组出水最清澈、波动幅度最小，尼龙组在泥饼层泥饼层松散背景下出现明显浊度回升，进一步验证了支撑材料对污染行为的调控机制。
图
1
三种支撑材料条件下
(a) TMP
趋势
(b) TMP
增长速率
(c)
出水浊度变化
图
2
揭示了三种支撑材料条件下，
AnDMBR
系统中泥饼层胞外聚合物（
EPS
）各组分的动态变化。蛋白质作为
EPS
中的关键胶结成分，在不锈钢支撑组中含量最高且较为稳定，体现了该组生物膜的良好结构完整性和较强的粘附能力，有效促进了泥饼层的稳定形成。多糖含量在不锈钢组同样保持稳定，强化了生物膜的机械强度与抗剪切性能。相比之下，黄铜组蛋白质和核酸含量明显下降，主要原因是铜离子抗菌作用导致微生物死亡，影响了生物膜的活性和
EPS
的持续分泌，进而加速了膜污染的发生。尼龙组多糖波动较大，蛋白质含量较低，反映了该组泥饼层较为松散且生物活性相对较弱。这些结果表明，支撑材料的表面特性对
EPS
组成有显著调控作用，从而影响泥饼层的结构稳定性和膜污染进程。
图
2
动态膜中胞外聚合物含量：
(a)
蛋白质浓度
(b)
多糖浓度
(c)
核酸浓度
图
3
展示了不同支撑材料条件下泥饼层中菌群组成的演化特征，系统解析了支撑界面对核心功能菌的筛选效应。三组样品中均以
Proteobacteria
与
Bacteroidetes
为主要菌门，表明其为稳定泥饼层结构的骨架群体。然而，在属水平上，差异显著。尼龙组中
Thiobacillus
属占比高达
26%
，远高于不锈钢（
11%
）和黄铜（
0.4%
）组，说明尼龙亲水性更强、更利于硫自养型反硝化菌定殖。该属微生物以硫代硫酸盐为电子供体，可通过硫氧化实现
NO
₃⁻
的异化还原，是维持系统脱氮性能的关键菌群。黄铜组中
Sphingobacterium
属占比最高，但其主要为
EPS
分泌类菌属，提示铜表面对功能菌的筛选存在抑制效应。上述结果表明，泥饼层菌群不仅受到碳源与电子供体影响，还深受材料表面亲水性、表面能、释放离子等物化特性调控。不锈钢组菌群结构稳定、功能菌占比适中，为系统维持长期运行稳定性提供保障。该图强调了
“
支撑材料
-
微生物群落
-
污染行为
”
之间的结构耦合机制。
图
3
不同支撑材料泥饼层中的细菌群落：
(a)
黄铜网，
(b)
不锈钢网，
(c)
尼龙网；
(d)
各支撑材料泥饼层优势细菌的差异比较
图
4
详细展示了黄铜、不锈钢和尼龙三种支撑网格材料在长周期运行中的机械变形行为及其对动态膜结构和膜污染的影响。黄铜和尼龙网格由于材质柔韧，运行过程中易发生弯曲、折叠及孔径变形，导致网格孔隙尺寸不稳定，部分区域出现孔径收缩甚至闭合现象。这种物理形变直接影响水流通道分布，使得污泥和微生物易于在局部区域过度积累，进而促使动态膜层厚度不均匀增加，加剧了膜阻力和跨膜压差的快速上升。相比之下，不锈钢网格因其高刚性和结构稳定性，几乎未出现明显变形，保持均匀稳定的孔径分布，为动态膜的均匀形成和持续稳定运行提供了良好的机械支撑。此外，黄铜网格的金属成分在运行过程中会释放微量铜离子，铜的抗菌特性导致生物膜中微生物细胞的高死亡率，形成大量死细胞和细胞残骸。这些非活性有机物质沉积在膜层中，降低了生物膜自我调节和降解污染物的能力，增加了膜层的不可逆污染和滤阻。黄铜材质的变形加剧了此类有机物的局部聚集效应，形成致密的堵塞区，进一步推动膜污染的恶化。
尼龙网格虽为聚合物材质，具有一定柔韧性和亲水性，有助于促进硫氧化自养菌的富集，但其较低的机械强度限制了其在运行中的形状稳定性。孔隙的变形及可能的断裂现象导致局部滤液通道被阻塞，影响膜通量和处理效率。长期运行中，尼龙网格的维护和更换频率较高，增加了运行成本和管理复杂度。
不锈钢网格则因机械强度高，具备良好的抗腐蚀性和耐久性，能够有效维持动态膜的物理结构和孔径分布，防止局部堵塞和滤阻异常上升。这种稳定性保证了反应器的长期运行稳定性和过滤效率，降低了清洗频率和运行维护成本。经成本效益分析，不锈钢网格在性能与经济性方面表现出明显优势，是
AnDMBR
支撑材料的理想选择。
图
4.
不同支撑材料的变形影响
