废弃活性污泥的酶增强酸性发酵:从污泥结构,接口和功能微生物群的洞察力
Ge Song1, Shunan Zhao2, Jiaqi Wang3
1State Key Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China; Center for Water and Ecology, State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control, School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China; University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China.
用酶增强的无氧发酵显著增加了从废弃活性污泥 (WAS) 中产生挥发性脂肪酸 (VFA) 的产量. 这种方法改善了污泥分解和微生物活动,为资源回收提供了有价值的方法.
科学领域:
- 生物技术和生物工程 生物技术和生物工程
- 环境科学与工程环境科学与工程
- 生物化学 生化学
背景情况:
- 废弃活性污泥 (WAS) 的无氧发酵对于回收甲 (CH4) 和其他资源至关重要.
- 发展中国家的实施挑战包括缓慢的水解,低效率和WAS中的复杂惰性组件.
- 挥发性脂肪酸 (VFA) 是作为碳来源和平台化学品的有价值产品.
研究的目的:
- 改进污泥溶解和增强挥发性脂肪酸 (VFA) 的产量从废弃活性污泥 (WAS) 使用酶增强发酵.
- 通过酶预处理来研究改善生物降解性和VFA生产背后的机制.
- 评估酵素预处理对参与酸性发酵的微生物群落的影响.
主要方法:
- 用酶增强的WAS无氧发酵.
- 对污泥溶解和VFA产量的分析.
- 使用界面热力学和XDLVO理论对细胞外聚合物质 (EPS) 和表面特性进行表征.
- 微生物群体分析以确定发酵功能菌群的变化.
主要成果:
- 酶增强发酵增加了污泥的溶解度,从283毫克COD/L增加到7728毫克COD/L.
- 与传统发酵相比,VFA的产量增加了58.6%.
- 酶预处理降低了EPS的结构复杂性,暴露了水友性/疏水性群体,并增加了界面的水友性.
- 增强的水友性排斥和能量屏障改善了界面质量转移和反应.
- 观察到水溶性,酸性和乙性细菌 (如Rubrivivax) 的丰富.
结论:
- 酶增强发酵是一种高度有效的策略,可以改善WAS溶解和VFAs生产.
- 该机制涉及减少EPS复杂性,改变表面特性,增强界面质量转移,以及有利的微生物社区转移.
- 这种方法为从 WAS 和农业废物中回收 VFA 作为有价值的化学资源提供了实际价值.
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