过碳酸钠活化高锰酸钾强化剩余污泥厌氧发酵产短链脂肪酸的效能与机制

针对剩余污泥(WAS)厌氧发酵产短链脂肪酸(SCFAs)效率受限的问题，重庆某研究团队创新性提出过碳酸钠(SPC)-高锰酸钾(PM)耦合预处理策略。研究发现该体系通过协同产生·OH和Mn(III)活性物种，使SCFAs产量提升至4599.68 mg COD/L（较对照组提高3995%），同时显著抑制甲烷生成(仅231.77 ppmv)。该研究为污泥资源化提供了绿色高效的氧化预处理新思路，成果发表于《Journal of Water Process Engineering》。

　　

在污水处理领域，剩余污泥(WAS)的处理处置一直是令人头疼的难题。这些黑乎乎的泥浆虽然富含蛋白质、多糖等有机物，却被坚固的细胞壁和胶状的胞外聚合物(EPS)牢牢锁住，就像被关在"分子监狱"里的营养宝库。传统高锰酸钾(PM)氧化虽能"破墙释宝"，但其中性条件下氧化能力有限(+0.59 V)，还容易"挑食"——优先攻击富电子化合物。更糟的是，之前尝试的PM-Na₂SO₃等组合不仅没增效，反而拖了后腿，这让研究人员伤透脑筋。

重庆某研究团队独辟蹊径，将固态过氧化物"新秀"过碳酸钠(SPC)与PM联用，就像给氧化系统装上了"双引擎"。SPC不仅安全稳定，还能分解产生H₂O₂和碱性HCO₃^-/CO₃^2-，既增强氧化又抑制耗酸的甲烷菌。通过电子顺磁共振(EPR)和紫外-可见光谱等技术，团队首次在污泥体系中捕捉到·OH和Mn(III)这对"黄金搭档"，它们像分子剪刀般高效拆解污泥结构。实验数据显示，最佳配比组(0.15 g SPC/g TSS + 0.2 g PM/g TSS)的SCFAs产量飙升至4599.68 mg COD/L，是对照组的40倍！更妙的是，甲烷产量被压制到231.77 ppmv的极低水平。

研究采用多组学联用策略：通过三维荧光光谱解析溶解性有机物转化规律，采用高通量测序揭示微生物群落重构，结合qPCR定量功能基因表达。结果发现SPC-PM处理使乙酸激酶等关键酶活性提升182.86%-371.08%，富集了Bacteroides等水解酸化菌，同时下调了产甲烷菌的代谢通路。这种"开源节流"策略，既通过Mn(III)/·OH促进大分子水解，又通过碱性环境阻断SCFAs向甲烷转化。

该研究突破了PM单独使用的技术瓶颈，创制出SPC-PM协同氧化新体系。相比传统方法，该技术无需复杂设备，操作简单且安全性高，为污泥"变废为宝"提供了工业化应用可能。未来通过优化反应参数和工程放大，有望在污水处理厂实现"以废治废"的循环经济模式。这项发表于《Journal of Water Process Engineering》的成果，不仅为有机废物资源化提供了新思路，也为多氧化剂协同机制研究树立了范例。