双阶段预处理策略：硅酸钠耦合热解优化污泥厌氧消化的甲烷产量

本研究创新性地提出硅酸钠(SD)耦合热水解(TH)的双阶段预处理策略，通过螯合EPS中Ca2+/Fe3+等金属离子（SD阶段）和低温热裂解微生物细胞（TH阶段）的协同作用，使污泥甲烷产率提升93.3%（203 vs 105 mL/g VS），同时避免美拉德反应，降低38%能耗（处理成本41.7美元/吨）。该研究为污泥资源化提供了经济环保的新路径。

　　

Highlight

协同预处理显著提升产甲烷性能

SD-TH序贯预处理展现出显著的协同效应（图1）。SD-TH组累计甲烷产量达203±6 mL/g VS，较对照组（105±3 mL/g VS）提升93.3%，且高于单独SD（165±5 mL/g VS）或TH（138±4 mL/g VS）处理。SD-TH的甲烷产量甚至比SD与TH单独处理的理论加和还高5.7%（p<0.01），证实了真正的协同作用。

动力学分析

结论

SD-TH序贯预处理通过选择性螯合金属（SD, 90 mmol/L）破坏EPS基质，并利用温和TH（140℃）裂解微生物细胞，协同提升了WAS的甲烷产量。该策略有效避免了美拉德反应，减少抑制性副产物形成，同时富集了Bacillota、Synergistota、Halobacteriota等关键功能菌群，使甲烷产量提升93.3%。酶活性（如蛋白酶提升3.7倍，辅酶F420增加6倍）和代谢通路的变化进一步验证了该策略在提升生物降解性方面的有效性。