截短改性玄武岩纤维长度调控对猪场废水好氧颗粒污泥处理效能的优化研究

针对高氨氮猪场废水(PWW)处理中好氧颗粒污泥(AGS)系统稳定性差的问题，本研究通过添加0.1-0.4 mm截短改性玄武岩纤维(TMBF)，发现0.1 mm纤维可加速污泥颗粒化至10天完成，促进β-多糖分泌，使COD和氨氮去除率达90.7%和96.8%，并富集Thauera等功能菌属，为工业废水处理提供优化策略。

　　

随着规模化养猪业的快速发展，猪场废水(PWW)集中排放问题日益严峻。这种富含有机物、氨氮和有毒物质的废水，若未经妥善处理，将对水体、土壤和大气造成多重污染。传统活性污泥法处理高氨氮废水时面临效率低、成本高等问题，而新兴的好氧颗粒污泥(AGS)技术虽具有沉降性能好、同步硝化反硝化等优势，但在处理PWW时却因污泥膨胀、颗粒解体等问题难以稳定运行。

针对这一技术瓶颈，江苏大学的研究团队创新性地将截短改性玄武岩纤维(TMBF)引入AGS系统，探究不同纤维长度(0.1-0.4 mm)对污泥颗粒化进程和系统稳定性的影响。研究发现，0.1 mm TMBF的添加使污泥颗粒化时间从17天缩短至10天，并显著提升污染物去除效率。相关成果发表于《Journal of Water Process Engineering》，为工业废水处理提供了经济高效的解决方案。

研究采用序批式反应器(SBR)对比实验，通过监测混合液悬浮固体(MLSS)、污泥容积指数(SVI₃₀)等参数评估颗粒化进程，结合三维荧光光谱和傅里叶红外光谱分析胞外聚合物(EPS)组分变化，并采用高通量测序解析微生物群落结构。实验所用PWW取自实际养猪场，TMBF经超声清洗后以50 mg·L^-1·d^-1的剂量投加。

Granulation process and stability of aerobic granules
研究发现0.1 mm TMBF组(R-0.1)在10天内完成颗粒化，MLSS稳定在3.5 g/L左右，其促进分泌的β-多糖使颗粒内部形成更致密结构。而0.2 mm组(R-0.2)虽促进蛋白分泌但导致传质受阻，氨氧化效率降低。对照组(R-0)和0.4 mm组(R-0.4)则表现出较低的污泥活性。

Conclusion
0.1 mm TMBF通过优化EPS组成（β-多糖占比提升27.6%）和富集Thauera（相对丰度达18.7%）、Chryseolinea等功能菌属，使COD和氨氮去除率分别达到90.7%和96.8%。该研究首次阐明纤维长度通过调控EPS空间分布影响AGS稳定性的机制，为设计低成本、易推广的废水处理载体提供了理论依据和实践指导。

这项研究的创新性在于将材料科学与环境工程相结合，通过精确调控TMBF长度这一易被忽视的参数，解决了AGS技术工业化应用的关键瓶颈。特别是提出的0.1 mm最优长度标准，既保证纤维完全嵌入颗粒内部（避免外露破坏结构），又兼顾了加工经济性，对推动AGS技术在畜禽废水处理领域的规模化应用具有重要价值。