铁铜微电解协同促进剩余污泥厌氧消化效能：电子传递途径转换与关键酶活调控机制

本研究创新性地采用铁铜(Fe-Cu)微电解技术提升剩余污泥(WAS)厌氧消化(AD)效率，使甲烷产率提升34.4%，挥发性固体(VS)去除率达33.3%。通过激活碱性蛋白酶(+273%)和辅酶F420(+203%)等关键酶系，推动水解酸化与产甲烷阶段协同优化，并实现电子传递途径从种间氢传递(IHT)向直接种间电子传递(DIET)的范式转换，为污泥资源化提供了经济高效的双功能增强策略。

　　

Highlight

本研究揭示了铁铜(Fe-Cu)微电解系统作为双功能增强剂在剩余污泥厌氧消化(AD)中的突破性应用：不仅通过微电流刺激使甲烷产量飙升34.4%，更首次证实其能重塑微生物电子传递网络，将传统种间氢传递(IHT)路径升级为高效的直接种间电子传递(DIET)高速公路。

关键发现

• 甲烷引擎升级：Fe-Cu组获得225.9 mL/g VS的甲烷产量，较对照组提升超1/3

• 酶活超级充电：碱性蛋白酶活性暴涨273%，辅酶F₄₂₀提升203%，打通产甲烷代谢瓶颈

• 电子快车道：电活性菌属（如甲烷鬃毛菌Methanosaeta）富集，DIET途径电子通量显著提升

微生物暗战

16S rRNA测序显示，Fe-Cu系统像精准的"微生物驯兽师"，定向富集电活性功能菌群，并促进产酸菌与产甲烷菌形成"导电联盟"。PICRUSt2功能预测揭示，该体系显著提高了编码产甲烷关键酶的基因丰度，如同为微生物装备了"代谢涡轮增压器"。

Conclusion

这项研究为污泥处理领域带来革命性方案——成本低廉的Fe-Cu微电解系统既能充当"细胞破壁器"加速水解，又能化身"生物纳米导线"构建DIET网络，双重优势使其成为实现污泥能源化转型的钥匙。