电动力学优化辅助厌氧共消化石化污泥与木质纤维素废弃物的生物能源生产研究：基于烃类与木质素降解的协同路径

为解决石化污泥(PB)与木质纤维素废弃物(YS)共消化中营养失衡与降解效率低的问题，研究人员通过电动力学(EK)预处理优化厌氧共消化(AnCoD)工艺。采用CCD-RSM方法确定最佳电压(53.5 V)与时间(53 min)，使C/N比32.5、pH 7.0条件下PBYS混合物的溶解释放显著提升。批式实验显示I/F=0.4时沼气产量最高，净能源增益达35.5倍，规模化试验中沼气产量较单消化PB提升84.2%。该研究为石化污泥资源化提供了高效协同技术方案。

　　

石油化工行业产生的生物污泥(PB)因富含复杂烃类化合物而成为环境治理难题，传统处理方法面临碳氮比(C/N)失衡、木质素降解困难等瓶颈。印度理工学院古瓦哈提分校的研究团队创新性地将电动力学(EK)预处理与厌氧共消化(AnCoD)技术结合，通过优化PB与庭院废弃物(YS)的协同处理工艺，在《Biochemical Engineering Journal》发表了突破性成果。

研究采用中央复合设计-响应面法(CCD-RSM)优化EK预处理参数，通过批式与规模化厌氧消化实验评估能源回收效率，并利用气相色谱等分析降解产物。关键发现包括：1）53.5 V电压处理53分钟使PBYS混合物溶解效率最大化；2）接种物/底物比(I/F)0.4时净能源产出达投入的35.5倍；3）规模化试验实现84.2%的沼气增产，同步降解烃类乳化物质与木质素。

Collection of substrate and inoculum
研究从印度阿萨姆邦石化厂获取PB样本，搭配60%落叶花卉的YS，通过元素分析确保C/N比调控可行性。

Development of experimental matrix and statistical significance
CCD-RSM建立的11组实验矩阵显示，EK预处理显著提升可溶性化学需氧量(sCOD)，电压与时间交互作用对烃类解聚具有统计学意义。

Conclusion
该研究证实EK预处理能同步破解烃类与木质素的结构屏障，AnCoD工艺使PB的甲烷产率提升至未处理组的1.84倍。能量平衡分析显示每吨干物质可产出4.2×10³
kJ净能源，为石化污泥处理提供了兼具环境效益与经济可行性的解决方案。

讨论部分强调，EK诱导的电渗流(electro-osmosis)与电泳(electrophoresis)协同作用突破了传统预处理对复杂基质的局限性。作者Ajay S. Kalamdhad团队指出，该技术路线对处理含重金属的石油污染土壤具有潜在移植价值，未来需在连续流反应器中验证长期稳定性。研究首次量化了EK-AnCoD联合工艺在烃类与木质素同步降解中的协同效应，为工业废弃物能源化树立了新范式。