水热转化废水资源化新路径：基于微生物群落分析的短链脂肪酸定向合成

本研究创新性地利用水热转化废水(HTCWW)通过厌氧发酵(AF)生产高附加值短链脂肪酸(SCFAs)，在连续搅拌釜反应器(CSTR)和厌氧序批式反应器(ASBR)中优化发现pH 9.5时最高产率分别达0.363 g/g SCOD和0.382 g/g SCOD。通过质量平衡与微生物组分析，揭示Firmicutes（厚壁菌门）在碱性条件下的主导作用(>70%)，并首次发现Guggenheimella菌属对乙酸合成的关键贡献，为污泥处理"以废治废"的循环经济模式提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过厌氧发酵(AF)将水热转化废水(HTCWW)转化为短链脂肪酸(SCFAs)，在ASBR反应器pH 9.5条件下获得最高产率0.382 g/g SCOD。质量平衡分析表明，SCFAs主要来源于可溶性蛋白(SP)和碳水化合物(SC)。微生物群落分析揭示Firmicutes（厚壁菌门）、Bacteroidetes（拟杆菌门）和Proteobacteria（变形菌门）为优势菌门，其中Guggenheimella菌在9.5ASBR中占比高达24.1-26.0%，展现出多底物降解与乙酸合成的特殊能力。

SCFAs yield for AF of HTCWW

研究检测的SCFAs（以g SCOD计）包括乙酸、丙酸、丁酸和戊酸。在持续140天的实验中，六个半连续反应器的运行数据显示：第一阶段（HRT=8天）ASBR在pH 9.5时SCFAs产率最高；第二阶段（HRT缩短至4天）产率虽有下降，但9.5ASBR仍保持领先。值得注意的是，pH 7.5的CSTR反应器在第二阶段表现出与9.5ASBR相近的产酸效率。

Conclusion

研究证实ASBR在pH 9.5、HRT=8天时能实现HTCWW的最大SCFAs转化率（0.382 g/g SCOD）。微生物组分析发现Guggenheimella和Atopostipes菌属的协同作用对SCFAs合成至关重要。该成果为水热转化废水的资源化利用提供了创新解决方案。