SPT Editor's Choice │ 邢德峰团队与丹麦技术大学张翼峰团队：电活性厌氧颗粒污泥强化厌氧消化产甲烷

邢德峰团队与丹麦技术大学环境学院近日于国际分离纯化领域著名期刊Separation and Purification Technology合作发表了题为“Electrifying anaerobic granular sludge for enhanced waste anaerobicdigestion and biogas production”的文章（https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121300, Available online 17 May 2022）。该文章共同第一作者为哈工大助理教授周慧慧；共同通讯作者为邢德峰教授和丹麦技术大学张翼峰教授。

生物电化学厌氧消化系统（Bioelectrochemical anaerobic digestion, BEAD）是一种集生物电化学技术和厌氧消化技术于一体的前沿的水处理技术。BEAD系统可同步实现污水处理、温室气体（CO₂）去除和可再生能源生产（CH₄），近年来在环境领域得到了广泛的关注。为进一步推进生物电化学厌氧消化系统的工业化应用，开发催化性能好、生物质密度高的高效的生物催化剂是该研究领域的一个重要挑战。

本研究将完整的厌氧颗粒污泥(AGS)作为生物催化剂应用于BEAD系统中，考察了外加电压和有机物浓度对构建的AGS-BEAD系统产甲烷性能的影响。同时，我们使用COD超过7000 mg/L的厨余垃圾作为底物，评估了AGS-BEAD系统处理高浓度有机质的能力。最后采用16S rRNA测序，揭示系统的功能菌群，进一步解析系统的代谢机制。构建了以厌氧颗粒污泥为生物催化剂的BEAD系统，研究发现系统的甲烷产量受外加电压和底物浓度的调控。AGS-BEAD系统的最佳外加电压和底物浓度分别约为 0.8 V 和 5000 mg/L。所构建的系统可处理高浓度有机污染物（>7000 mg/L），平均甲烷产率为 86.23 ± 7.12 L/m²/d，所获得的生物气中CH₄浓度高达 88.87%。微生物群落结构分析揭示阳极的优势菌群为有机降解细菌和产电菌，如 Syntrophomonas 和 Geobacter；阴极的优势菌群为氢营养型的产甲烷菌，如Methanobacterium and Methanobrevibacter。本研究为开发高效、环境友好、经济有效的生物催化剂用于生物电化学厌氧消化系统和其他电化学技术提供了思路。

  原文链接

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121300