近日，环境科学与工程学院张盼月教授课题组在环境科学与生态学领域一区Top期刊《Water Research》（影响因子：11.4）发表论文“剩余污泥处理新策略——结构性胞外聚合物回收和挥发性脂肪酸生产”。房玮副教授为论文第一作者，张盼月教授为通讯作者，北京林业大学为文章第一完成单位。

剩余污泥是城市污水处理厂污水处理的副产物，将产量巨大、成分复杂的污泥进行资源化处理对推动减污降碳协同增效具有重要意义。近年来研究表明，结构性胞外聚合物（structural extracellular polymeric substances，SEPS）是剩余污泥的重要组成部分，由于SEPS具有独特的结构、大的比表面积及含有大量官能团等物理化学特性，使其在污水处理、絮凝回收、阻燃等方面均有非常重要的作用。从污泥中提取回收SEPS受到人们的广泛关注。但目前从污泥回收SEPS面临一些问题，包括回收产率低，缺乏对SEPS组成、功能、来源等信息的精准识别，限制了其应用潜力，未考虑回收后剩余污泥处理等。

针对上述问题，本研究提出“SEPS回收+厌氧发酵产酸”污泥处理新工艺，确立了适用于剩余污泥SEPS提取的最佳工况（温度为 90 ℃、加热时间为 60 min、Na+用量为 8.0 mmol/gVSsludge、沉淀所需 pH 值为 4.0），该条件下SEPS 的最高产量为209 ± 13 mg/gVS。联合热裂解-气相色谱-质谱联用技术与红外分析，确定了SEPS主要由蛋白、多糖等物质组成。蛋白质组学分析表明，SEPS 中的蛋白质主要来自参与固氮和有机物降解的微生物，包括它们的胞内和膜相关区域。这些蛋白质表现出多种催化活性，并在污泥聚集过程中发挥关键作用。SEPS提取效率的提高主要归因于高效的离子交换和有机聚合物溶解。

此外，SEPS 提取过程显著提高了剩余污泥厌氧的可生化性。厌氧发酵10d后，挥发性脂肪酸的最大产量为 420±14 mg COD/g VSadded，比原污泥的产量高77.2 ± 0.1 %。分析表明，SEPS 提取不仅提高了剩余污泥增溶效率，还降低了厌氧发酵过程中甲烷菌的相对活性，使发酵过程中的微生物种群向水解酸化菌群转变，如Fermentimonas sp.和 Soehngenia sp.。该研究对实现剩余污泥高价值资源回收具有重要意义。

该项工作得到中央高校基本科研业务费（BLX202150）和“生态修复工程学”高精尖学科的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122421