磁性生物炭核壳结构强化嗜盐好氧颗粒污泥：快速形成与稳定性的创新策略

针对嗜盐好氧颗粒污泥(HAGS)启动周期长、丝状真菌过度生长导致颗粒解体等问题，研究人员创新性地采用磁性生物炭(MBC)作为载体核心，显著缩短启动时间至14天，并通过Fe3O4负载将丝状真菌丰度从2×1010降至3×108 copies/g干污泥。该研究为高盐废水处理提供了兼具加速造粒和长期稳定的双重解决方案。

　　

高盐废水处理正面临前所未有的挑战。随着石化、制药和海水淡化行业的快速发展，全球约5%的废水含有极高盐度，传统活性污泥法在这些条件下往往失效。嗜盐好氧颗粒污泥(Halophilic Aerobic Granular Sludge, HAGS)虽展现出90%以上的污染物去除效率，但长达数月的启动周期和运行中丝状真菌引发的颗粒解体问题，严重制约了其实际应用。当丝状真菌过度繁殖时，污泥容积指数(SVI)可从91±2激增至499±8 mL/g，导致整个处理系统崩溃。

针对这一技术瓶颈，中国某研究机构（根据CRediT声明推断为国内单位）的Dong-Xu Zhou和You-Wei Cui团队在《Bioresource Technology》发表创新研究。他们巧妙地将磁性生物炭(Magnetic Biochar, MBC)作为HAGS的"骨架"，不仅将造粒时间缩短40%，更通过Fe₃O₄的独特作用抑制了丝状真菌的过度生长。这项突破使HAGS技术向工程化应用迈出了关键一步。

研究采用四大关键技术：通过化学共沉淀法制备Fe₃O₄负载的MBC；建立连续流反应器比较BC、MBC和无载体对照组的造粒效果；采用高通量测序分析微生物群落结构；运用三维荧光光谱和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征胞外聚合物(EPS)组分。

【Magnetic biochar】部分显示，600℃热解制备的核桃壳生物炭经Fe²⁺/Fe³⁺共沉淀后，成功负载纳米级Fe₃O₄颗粒，比表面积达312 m²/g，为微生物提供了理想的附着位点。

【Properties of magnetic biochar】通过SEM观察到，MBC表面形成的"颗粒状突起"和"间隙孔隙"构成了独特的微环境，促进微生物以"颗粒间嵌入和孔隙内聚集"方式定植，这与光滑的BC表面形成鲜明对比。

【Conclusions】部分揭示，MBC通过三重机制发挥作用：作为物理骨架加速初始造粒；促进微生物分泌蛋白质/多糖类EPS增强结构稳定性；最关键的是，Fe₃O₄将丝状真菌丰度降低两个数量级，从根本上解决了运行不稳定的难题。微生物多样性分析显示，MBC组中Halomonas和Marinobacter等嗜盐菌属的富集，形成了更稳定的生态系统。

这项研究的突破性在于，首次将材料科学与环境微生物学相结合，通过MBC的"一材双效"特性，同步解决了HAGS技术的启动慢和运行不稳两大痛点。特别是Fe₃O₄对丝状真菌的特异性抑制作用，为同类生物处理系统的稳定性调控提供了全新思路。该技术有望推动高盐废水处理从实验室走向实际工程应用，对沿海缺水地区的废水回用具有重要实践价值。