热解耦合次氯酸钙预处理协同提升污泥厌氧发酵生物制氢效率

本研究创新性地提出热解（TH）耦合次氯酸钙（CH）预处理污泥的方法，显著提升厌氧发酵（AF）生物制氢效率。实验表明，70°C TH+0.12 g/g VSS CH协同作用下，氢气产量达22.52 mL/g VSS。机制研究发现该方法通过破坏胞外聚合物（EPS）和细胞结构促进水解，同时抑制同型乙酸化、硫酸盐还原等耗氢途径，并富集红细菌属（Rhodobacter）等功能菌群，为污泥资源化提供了新策略。

　　

Highlight

热解（TH）耦合次氯酸钙（CH）预处理通过协同作用显著提升污泥厌氧发酵（AF）的氢气产量。最佳条件为70°C TH+0.12 g/g VSS CH，氢气产量达22.52 mL/g VSS，较对照组提升显著。

机制解析

1. 污泥结构破坏：TH+CH有效分解胞外聚合物（EPS）和细胞壁，释放大量溶解性有机物（SCOD），水解速率提升3.8倍。

2. 代谢路径调控：产氢关键步骤（酸化和乙酸化）未受抑制，而同型乙酸化（homoacetogenesis）、硫酸盐还原（SRB）和氢营养型产甲烷等耗氢途径被显著抑制。

3. 微生物群落：功能菌群如红细菌属（Rhodobacter）、蛋白杆菌属（Proteiniborus）和Petrimonas在TH+CH组富集2.1-5.3倍。

环境应用

该方法同步提升典型药物和个人护理品（PPCPs）的去除率，双氯芬酸降解率提高至89%。

Conclusion

TH+CH预处理通过"破壁-促水解-抑耗氢"三重机制实现污泥制氢增效，为废弃物资源化提供了绿色解决方案。