在全球水资源日益紧张、资源需求持续攀升的背景下，传统污水处理模式正面临深刻变革。西班牙拉拉古纳大学（Universidad de La Laguna）化学系近期完成了一篇题为《通过膜光生物反应器再生城市污水——在厌氧工艺和直接超滤出水中的应用》的博士论文答辩，研究者埃尔维拉·费雷拉·莱昂（Elvira Ferrera León）历经多年实验，系统验证了多项新兴低能耗技术的协同处理潜力。该研究由西班牙国家创新与大学部（MICIU）、国家研究机构（AEI）及欧洲区域发展基金（FEDER）联合资助，并获得特内里费岛水务委员会的现场支持，部分实验在位于巴列格拉的东北部污水再生站完成。
论文的核心立意在于推动污水处理范式的根本性转变：将传统意义上以"达标排放"为目标的污水处理厂，重新定义为以"资源回收"为导向的生物工厂（biofactory）。这一理念的转变，意味着污水中的有机质、氮磷营养物乃至水本身，不再是需要去除的污染物，而是有待回收和再利用的宝贵资源。在加那利群岛等高度依赖淡水进口或海水淡化的地区，这一思路尤具现实意义。
厌氧预处理与直接膜过滤两条技术路线并行验证
研究设计了两条并行的前端处理路线，并将二者分别与膜光生物反应器（MPBR）集成，形成完整的技术链条。第一条路线采用升流式厌氧污泥床反应器（UASB），直接对城市污水进行厌氧处理：污水中的有机质在厌氧菌作用下分解，产生以甲烷为主要成分的沼气，可用于能源回收，出水则进入后续的MPBR单元进行深度处理。第二条路线则采用直接膜过滤单元（DMF），跳过生物处理环节，通过膜的物理截留将有机质浓缩富集，再将浓缩液送入厌氧消化系统产沼气；膜过滤产生的清液则同样进入MPBR。两条路线的设计思路均指向同一目标：在源头最大化回收有机质的能源价值，同时为后端的光合处理单元提供品质稳定的进水。
集成系统的关键核心是管式膜光生物反应器（MPBR）。该单元内培育了微藻与细菌的共生联合体，两类微生物之间形成高效的物质循环：微藻通过光合作用固定水中的二氧化碳并释放氧气，细菌利用氧气将复杂有机分子降解为简单化合物，同时促进氨氮的硝化转化；细菌代谢产生的二氧化碳又反哺微藻生长。这种互利共生机制使系统在无外加曝气的条件下即可实现稳定的生物处理效果，显著降低能耗，同时持续积累具有回收价值的微藻生物质。
微藻生物质展现出生物刺激剂和生物杀菌剂双重潜力
论文最具亮点的成果之一，是对户外运行条件下MPBR所产微藻生物质的农业应用价值进行了系统评估。研究证实，该生物质对加那利群岛农业中极为常见的病原真菌——尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）——表现出显著的生物杀菌活性，同时兼具生物刺激剂功能，可促进作物生长。这意味着，从污水处理过程中产出的微藻，有望直接转化为农业投入品，实现从"污水处理副产品"到"农业功能性产品"的价值跃升。
与此同时，MPBR膜组件过滤产出的膜过滤水（即将生物质与培养液分离后的清液）也被验证对玉米（当地称"millo"）具有一定的肥效，进一步拓展了系统的资源回收维度。研究团队还对超滤膜的操作策略与运行模式进行了深入优化，重点针对膜污染问题——即微生物及有机物在膜表面的积累堵塞——提出了若干缓解方案。膜污染是此类系统运行成本的最大来源，也是制约其规模化推广的主要瓶颈之一。整体能量平衡分析表明，UASB和DMF与MPBR的集成方案在技术、环境和经济层面均具备可行性，能够满足欧盟日趋严格的污水排放与再利用法规要求。
答辩委员会强调集成方案对缺水地区的战略价值
本次答辩委员会由拉斯帕尔马斯大学教授何塞·阿尔贝托·埃雷拉·梅利安、葡萄牙布拉甘萨理工学院教授玛丽亚·菲洛梅纳·巴雷罗以及拉拉古纳大学教授胡安·克里斯托·路易斯·豪尔赫共同组成。委员会在终审意见中明确指出，该研究所验证的集成技术方案，对于加那利群岛等水资源压力极高的地区具有重要的战略价值。研究在水处理与再利用研究团队（TyRA）的框架下完成，由化学工程学教授路易莎·薇拉·佩尼亚与伊格纳西奥·鲁伊戈梅斯·森佩雷联合指导。
这一研究对国内污水处理行业同样具有参考价值。中国多个城市和地区同样面临水资源短缺与污水资源化压力，"十四五"规划也明确提出推进污水资源化利用。UASB与MPBR的集成技术路线，尤其是微藻生物质的农业化利用方向，或可为国内科研机构和水务企业提供新的研发思路——将污水处理设施从成本中心转型为兼具能源产出与农业增值功能的资源回收平台。