电渗析耦合热碱预处理优化污泥发酵：pH调控与双极膜技术协同提升挥发性脂肪酸产率

本文推荐：该研究创新性地将热碱预处理（100°C/pH 10.5）、Na2SiO3缓冲与双极膜电渗析（EDBM）技术耦合，在30 mA/cm2电流密度下实现挥发性脂肪酸（VFAs）产率8.20±0.32 g/L的突破。通过16S rRNA测序揭示Clostridium和Shewanella菌群的演替规律，为废弃物资源化提供了兼具高效性与可持续性的解决方案。

　　

Highlight

【研究亮点】

• 热碱预处理使溶解性COD（sCOD）提升368%至19,166.67 mg/L

• 双极膜电渗析（EDBM）同步实现VFAs富集与碱液再生

• Clostridium菌属主导产酸高峰期代谢活动

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【实验方法】

底物与接种源

实验所用废弃活性污泥（WAS）取自山东福田药业二沉池，经24小时沉降后，其特性参数为：pH 6.18±0.1，总固体（TS）16%，挥发性固体（VS）11%，总化学需氧量（TCOD）4,091.155±273 mg/L。

预处理对污泥降解的影响

如图2所示，热碱处理显著提升有机物溶解效率。在100°C/pH 10.5条件下，sCOD达到对照组的4.7倍，蛋白质和碳水化合物浓度分别增长3.8倍和5.2倍，证实该条件能有效破坏污泥细胞壁结构。

Conclusions

【研究结论】

本体系通过三重协同策略——热碱预处理打开细胞结构、硅酸钠缓冲维持pH稳态、EDBM实时回收产物，将VFAs产率提升至传统方法的1.7倍。微生物分析显示Clostridium在产酸高峰期占比达43%，而后期出现的Shewanella暗示系统压力适应性进化。该技术为生物精炼厂提供了新型模块化解决方案。