污水污泥与甘油共消化的综合评估：工艺性能、激发效应及微生物动态

《BioEnergy Research》：Holistic Assessment of Sewage Sludge Co-digestion With Glycerol: Process Performance, Priming Effect, and Microbial Dynamics

　　

污水污泥（sewage sludge, SS）的单独消化因其碳氮比（C/N）较低、有机质含量低且有机组分可生物降解性差而受到限制。多项研究建议将其与生物柴油生产的副产品——粗甘油（crude glycerol, CG）进行共消化，以克服这些限制。由于以往研究主要集中于工艺性能，本研究旨在深入探究甘油与SS共消化，结合微生物学、生物化学及工艺相关方面，重点关注甘油可能引发的激发效应。为避免交叉效应，本研究采用纯甘油（pure glycerol, PG）替代CG，基于化学需氧量（chemical oxygen demand, COD）考察0%至35%浓度下的共消化。与对照组相比，添加35% PG使甲烷产量最高增加148%。此外，反应动力学得到改善，20% PG时产气速率达到85 mL h^-1，而对照组为49 mL h^-1，从而实现更具针对性和需求导向的沼气生产。滞后期也缩短了80%。然而，未观察到激发效应。在较高PG浓度（≥10%）下，PG的COD降解不完全；而在较低浓度（≤5%）下COD被完全降解。此外，与PG共消化未改变消化物的脱水性能。PG改变了微生物多样性和均匀度，但不影响丰富度，尽管未呈现清晰规律。宏蛋白质组学分析表明，较高PG浓度促进了产甲烷作用，在35% PG时较对照组增加87%。总体而言，PG共消化可有效提高甲烷产量，低至中等PG投加量（<5%）最为高效。

污水污泥(sewage sludge, SS)在污水处理厂中常通过厌氧消化(anaerobic digestion, AD)进行稳定化处理，但SS单独消化受限于低碳氮比(C/N，6–9)、低有机质含量以及有机组分难生物降解，导致产甲烷潜力受限。向SS中添加富碳共底物可改善营养平衡，并可能通过激发效应(priming effect)促进难降解有机物降解。粗甘油(crude glycerol, CG)作为生物柴油生产的主要副产品，因含碳量高且易降解，成为备受关注的共底物。然而，CG中盐等杂质可能抑制产甲烷菌活性，且其对消化物脱水性的影响尚不明确。此外，以往研究多集中于工艺