在无氧消化过程中,光刺激的H₂O₂抑制甲基生成,以提高VFA的产量

科学领域:

• 环境生物技术 环境生物技术
• 废物管理 废物管理
• 生物化学工程 生物化学工程

背景情况:

• 污水污泥的无氧消化 (AD) 是生产沼气的关键过程.
• 甲基生成是AD的最后一步,它将挥发性脂肪酸 (VFA) 转化为甲,限制VFA的积累.
• 抑制甲基生物对于最大限度地提高污水污泥AD的VFA产量至关重要.

研究的目的:

• 为了研究在污水污泥中抑制甲生成的现场过氧化 (H2O2) 剂量的有效性,AD.
• 评估可见光对H2O2剂量要求和VFA生产的影响.
• 分析在H2O2处理下微生物群落的转变和代谢反应.

主要方法:

• 两个无氧消化反应堆以受控的H2O2添加运行.
• 一个反应堆暴露于可见光 (R_Light),而另一个反应堆则保持在黑暗中 (R_Dark).
• 分析了VFA度,甲素丰富度,微生物群体组成 (通过元基因组学) 和营养水平.

主要成果:

• 与之相比较的高VFA度 (约. 11,500-11,900毫克COD L-1) 在两个反应堆中实现,这表明有效抑制甲生成.
• 可见光显著减少了从380毫克L-1 (R_Dark) 到80毫克L-1 (R_Light) 所需的H2O2剂量,以完全抑制甲.
• 处理H2O2导致甲素丰度急剧下降 (至5.02%) 和微生物群落的转变,Firmicutes成为主导 (52.35%).
• 微生物群落显示,减轻氧化应激的相对基因丰度有所减少.
• 观察到大量的 (NH4+) 和 (PO43-),这表明营养恢复的潜力.

结论:

• 在现场H2O2剂量是阻止甲基生成和促进污水污泥AD中VFA积累的有效策略.
• 可见光增强了H2O2的有效性,通过可能将H2O2激活成基基 (·OH),大大降低了所需剂量.
• 这种方法提供了VFA生产的双重好处和有价值的营养素如氨和的潜在回收.