中温厌氧消化系统中强化大肠杆菌去除的新机制：接种物结构优化与产乙酸甲烷菌的关键作用

本研究通过对比颗粒污泥(GS)、破碎颗粒污泥(CGS)和厌氧污泥(AS)三种接种物，揭示了中温厌氧消化(AD)系统中大肠杆菌(E. coli)去除的分子机制。研究发现CGS组去除率最高(90-92%)，证实产乙酸甲烷菌(Methanothrix)的代谢活性显著优于氢营养型(Methanoculleus)，其功能基因上调(产乙酸途径>氢营养途径>甲基营养途径)是提升病原体去除效率的关键。研究为优化AD系统实现能源回收与生物安全双重目标提供了理论依据。

　　

Highlight

中温厌氧消化强化大肠杆菌去除：接种物比较与宏基因组分析的新见解

结论

本研究系统阐明了中温厌氧消化(AD)系统中大肠杆菌(E. coli)去除的关键机制。与聚焦高挥发性脂肪酸(VFAs)、氮浓度或非常规温度条件的研究不同，本工作揭示了在典型操作参数下，产乙酸甲烷菌(Methanothrix)比氢营养型甲烷菌(Methanoculleus)具有更显著的病原体去除能力。通过接种物结构优化(特别是破碎颗粒污泥CGS)可提升产乙酸途径代谢活性，使大肠杆菌去除率达90-92%。该发现为AD消化液的安全资源化应用提供了重要理论支撑。

实验设计

采用人类粪便(HF)作为单一底物，对比研究颗粒污泥(GS)、破碎颗粒污泥(CGS)和厌氧污泥(AS)三种接种物的处理效能。所有物料理化参数详见补充材料。

产甲烷性能差异

GS和CGS的甲烷含量(57-74%)在前7天表现相似，但GS在7-21天间从74%骤降至22%。相反，CGS始终保持55-74%的高产甲烷活性，证实颗粒结构破碎改变了古菌分布模式，进而优化了微生物互作网络。