Anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) for wastewater treatment has attracted much interest due to its efficacy in providing high quality effluent with minimal energy costs. However, membrane biofouling represents the main bottleneck for AnMBR because it diminishes flux and necessitates frequent replacement of membranes. In this study, we assessed the feasibility of combining bacteriophages and UV-C irradiation to provide a chemical-free approach to remove biofoulants on the membrane. The combination of bacteriophage and UV-C resulted in better log cells removal and twice higher extracellular polymeric substance (EPS) concentration reduction in mature biofoulants compared to UV-C. A reduction in the relative abundance of Acinetobacter spp. and selected gram-positive bacteria associated with the membrane biofilm was also achieved by the new cleaning approach. Microscopic analysis further revealed the formation of cavities in the biofilm due to bacteriophages and UV-C irradiation, which would be beneficial to maintain water flux through the membrane. When the combined treatment was further compared with the common chemical cleaning procedure, a similar reduction on the cell numbers was observed (1.4 log). However, combined treatment was less effective in removing EPS compared with chemical cleaning. These results suggest that the combination of UV-C and bacteriophage have an additive effect in biofouling reduction, representing a potential chemical-free method to remove reversible biofoulants on membrane fitted in an anaerobic membrane bioreactor.

中文翻译：

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紫外线和噬菌体作为无化学方法清洁厌氧生物反应器中的膜

用于废水处理的厌氧膜生物反应器（AnMBR）由于其以最小的能源成本提供高质量废水的功效而备受关注。但是，膜生物污染是AnMBR的主要瓶颈，因为它会减少通量并需要频繁更换膜。在这项研究中，我们评估了结合噬菌体和UV-C照射以提供无化学方法去除膜上生物污垢的可行性。与UV-C相比，噬菌体和UV-C的结合导致成熟生物污垢剂中对原木细胞的去除效果更好，胞外聚合物质（EPS）浓度降低两倍。不动杆菌属的相对丰度降低。并且通过新的清洁方法还可以实现与膜生物膜相关的选定革兰氏阳性细菌。显微镜分析进一步揭示了由于噬菌体和UV-C辐照而在生物膜中形成了空腔，这将有利于维持通过膜的水通量。当将组合处理与常规化学清洗程序进行进一步比较时，观察到细胞数的类似减少（1.4 log）。但是，与化学清洗相比，联合处理在去除EPS方面效果较差。这些结果表明，UV-C和噬菌体的组合在减少生物污垢方面具有累加作用，代表了一种潜在的无化学方法，可去除厌氧膜生物反应器中安装的膜上的可逆生物污垢。显微镜分析进一步揭示了由于噬菌体和UV-C辐照而在生物膜中形成了空腔，这将有利于维持通过膜的水通量。当将组合处理与常规化学清洗程序进行进一步比较时，观察到细胞数的类似减少（1.4 log）。但是，与化学清洗相比，联合处理在去除EPS方面效果较差。这些结果表明，UV-C和噬菌体的组合在减少生物污垢方面具有累加作用，代表了一种潜在的无化学方法，可去除厌氧膜生物反应器中安装的膜上的可逆生物污垢。显微镜分析进一步揭示了由于噬菌体和UV-C辐照而在生物膜中形成了空腔，这将有利于维持通过膜的水通量。当将组合处理与常规化学清洗程序进行进一步比较时，观察到细胞数的类似减少（1.4 log）。但是，与化学清洗相比，联合处理在去除EPS方面效果较差。这些结果表明，UV-C和噬菌体的组合在减少生物污垢方面具有累加作用，代表了一种潜在的无化学方法，可去除厌氧膜生物反应器中安装的膜上的可逆生物污垢。这将有利于维持通过膜的水通量。当将组合处理与常规化学清洗程序进行进一步比较时，观察到细胞数的类似减少（1.4 log）。但是，与化学清洗相比，联合处理在去除EPS方面效果较差。这些结果表明，UV-C和噬菌体的组合在减少生物污垢方面具有累加作用，代表了一种潜在的无化学方法，可去除厌氧膜生物反应器中安装的膜上的可逆生物污垢。这将有利于维持通过膜的水通量。当将组合处理与常规化学清洗程序进行进一步比较时，观察到细胞数的类似减少（1.4 log）。但是，与化学清洗相比，联合处理在去除EPS方面效果较差。这些结果表明，UV-C和噬菌体的组合在减少生物污垢方面具有累加作用，代表了一种潜在的无化学方法，可去除厌氧膜生物反应器中安装的膜上的可逆生物污垢。