磁化水预处理强化微藻-细菌颗粒污泥系统：低成本提升颗粒稳定性与磷去除效能

本研究创新性地将磁化水预处理应用于微藻-细菌颗粒污泥（MBGS）系统，通过低能耗（0.025 kWh/天）的管道磁化装置重塑微生物群落，显著提升颗粒密度（完整性系数7%）与沉降性能，同时促进叶绿素a（4.15 mg/g MLSS）和藻胆蛋白积累。磁化水使MBGS的磷去除效率（R2>R3>R1）超越传统好氧颗粒污泥（AGS），但需平衡光合作用以优化脱氮（R3>R2>R1），为碳中和水处理提供新策略。

　　

Highlight

本研究开创性地将磁化水预处理应用于微藻-细菌颗粒污泥（MBGS）系统。通过安装在进水管道上的变频装置生成磁化水，仅需极低能耗（0.025 kWh/天）即可实现水体磁化。

Physicochemical properties of MBGS

微藻和磁场的引入显著影响了MBGS系统的生物量动态（图2a）。在阶段1（0-45天），所有反应器的混合液悬浮固体（MLSS）均快速增长，R1和R2在第20天达到稳定，而R3需30天。阶段2（46-90天）将厌氧时间从5分钟延长至35分钟，但未显著影响生物量浓度（p>0.05）。至第90天，R2的最终MLSS值达6.78 g/L，显著高于R1（5.92 g/L）和R3（6.15 g/L）。

Conclusions

本研究系统评估了磁化水预处理对MBGS系统的增强作用。管道集成磁化系统展现出显著的操作优势：低能耗输入（0.025 kWh/天）同时大幅提升系统性能。在污泥特性方面，磁化MBGS反应器（R2）表现出优异的微藻生物量积累（叶绿素a：4.15 mg/g MLSS）、颗粒稳定性（完整性系数：7%）和沉降性能（沉降速度：48.3 m/h）。

CRediT authorship contribution statement

王志：初稿撰写、软件操作、形式分析、数据整理。邱晓鹏：文稿审阅、监督指导、资源协调、项目管理、资金获取。马浩：软件支持、数据整理。王阳涛：验证测试、形式分析。郭媛：验证测试。魏金丽：可视化呈现、软件支持。李晓亮：文稿审阅。曹鑫：形式分析。徐卫青：监督指导。郑兴：文稿审阅、资金获取。

Declaration of competing interest

作者声明不存在可能影响本研究结果的已知竞争性经济利益或个人关系。

Acknowledgements

本研究得到陕西省自然科学基金（编号2023JCYB427）和陕西省教育厅青年创新团队研究计划（编号24JP127）资助，依托陕西省高校青年创新团队"节水与回用创新团队"完成。