双阶段预处理策略:将二氧化与热水解相结合,以优化污泥消化中的甲产量

科学领域:

• 环境科学
• 生物技术
• 化学工程

背景情况:

• 废物活性污泥的消化受到反抗性细胞外聚合物 (EPS) 和微生物细胞包裹的阻碍.
• 有效的污泥处理对于可持续的生物能源生产和废物管理至关重要.

研究的目的:

• 开发和评估一种创新的双重预处理方法,将二氧化 (SD) 和热水解 (TH) 结合起来,以加强废物活性污泥的无氧化消化.
• 研究SD和TH对污泥生物降解性,甲产量和微生物群落结构的协同作用.
• 评估拟议的污泥利用预处理战略的经济和环境优势.

主要方法:

• 对废物活性污泥进行了双重预处理方法,将二氧化 (SD) 与热水解 (TH) 结合起来.
• 测量了甲产量,并与未经处理的污泥进行比较.
• 分析了污泥破坏机制,微生物群体组成和酶活性 (蛋白酶,共酶F420).
• 为了评估经济可行性,计算了能源投入和净处理成本.

主要成果:

• 与未经处理的污泥相比,双 SD-TH 预处理显著增加了 93.3% 的甲产量 (203 mL/g 挥发性固体).
• SD预处理通过金属离子化和pH变化破坏了污泥,而TH溶解了微生物细胞,释放了细胞内基质.
• 观察到关键微生物群落 (Bacillota,Halobacteriota) 的丰富和酶活性增强 (蛋白酶增加3. 7倍,共酶F420增加6倍).
• 该方法减少了38%的能量投入,并将净处理成本降至每公污泥41.7美元,避免了梅拉德反应.

结论:

• 脱酸盐和热水解的协同双重预处理为增强废物活性污泥的无氧消化提供了实用和有效的策略.
• 这种方法显著改善了甲生产和污泥的生物降解性,为可持续的生物能源回收和污泥利用提供了可行的途径.
• 该方法具有显著的经济和环境效益,包括减少能源消耗和处理成本,使其在废物管理方面具有优势.