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湖南大学范长征、湖南农业大学李超等ESE：阴离子聚丙烯酰胺缓解厌氧消化镉抑制的研究

时间：2023-08-14 来源：浏览：

湖南大学范长征、湖南农业大学李超等ESE：阴离子聚丙烯酰胺缓解厌氧消化镉抑制的研究

ESE期刊编辑部环境人Environmentor

环境人Environmentor

微信号 Environmentor2017

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文章亮点

1. 阴离子聚丙烯酰胺（ APAM）缓解了镉对剩余活性污泥厌氧消化的抑制作用；

2. APAM对镉的吸附/卷扫起关键作用；

3. 添加APAM可促进溶解、水解和酸化过程；

4. 添加APAM可增加水解菌群和产酸菌群的丰度；

5. 添加APAM不仅可以减少活性氧的生成，还可以提高关键酶的活性（如F ₄₂₀ ）。

研究背景及意义

污水处理厂剩余活性污泥中大量富集的镉威胁着厌氧消化系统的稳定运行，常见的镉处理方法（螯合沉淀、碱处理、化学中和和电化学处理）操作条件严苛、成本过高且不适用于污泥系统，急需开发一种便捷且廉价的方法来应对镉对厌氧消化系统的不利影响。阴离子聚丙烯酰胺（APAM）是污水处理厂最常用的絮凝/助凝药剂之一，用其缓解镉对厌氧消化系统的不利影响，为调解和控制厌氧消化系统中镉和其他重金属的毒性提供了重要指导。

内容简介

本研究使用污水处理厂最常见的药剂APAM来缓解镉对剩余活性污泥厌氧消化的不良影响。 结果表明，1.5, 3.0和6.0 mg APAM/g TSS均对含镉污泥厌氧消化甲烷产量有一定的促进作用且高浓度的APAM对镉毒性的缓解效果低于低浓度的APAM。 添加适量的APAM（1.5 mg/g TSS）促进了与产甲烷过程相关的溶解、水解和酸化过程， 使得累积甲烷产量从190.5 ± 3.6恢复到228.9 ± 4.1 mL/g VSS；增加了厌氧消化系统中 关键微生物的丰度 ，尤其是产甲烷菌和水解菌。机理研究表明， 适量的APAM促进了参与厌氧消化过程的关键酶的活性；通过其对镉的吸附/卷扫作用减少了镉诱导的活性氧的产生， 减少了镉对微生物的毒害作用，使得甲烷产量得以恢复。

图文摘要

不同APAM浓度下，含镉剩余活性污泥累积甲烷产量。误差棒代表三次测试的标准偏差。

不同APAM浓度下可溶性有机底物的分布。误差棒代表三次测试的标准偏差。

作者信息

第一作者

张宝卫，博士研究生，湖南大学环境科学与工程学院。从事剩余活性污泥资源化方面的研究，目前以第一作者的身份分别在 Water Research 和 Environmental Science and Ecotechnology 上各发表论文一篇。

通讯作者

范长征，湖南大学环境科学与工程学院副教授，博士生导师。主要从事基于功能微生物、基因工程菌的环境污染治理与废物资源化利用的高效新技术与关键理论研究，在生物技术改造微生物修复重金属污染、功能微生物用于木质纤维素废物资源化和重金属污染修复领域取得了一定的创新性成果。主持国家自然科学基金3项。以第一/通讯作者身份在 ISME Journal 、 Water Research 、 Environmental Science & Technology Letters 、 Applied and Environmental Microbiology 等期刊上发表 SCI 论文32篇，获授权中国专利7项。

李超，湖南农业大学教授、博士生导师。主要从事农林有机废物生物处理技术与仪器装备研究。在 Chem. Eng. J , Bioresour. Technol. 等国际期刊发表 SCI 论文20余篇，其中以第一作者或通讯作者(含共同通讯)作者身份发表论文>10 篇。基础研究工作涉及先进在线传感器研究，厌氧消化过程模拟、智能化诊断和自动控制技术等。

论文 ID

原文题目 Anionic polyacrylamide alleviates cadmium inhibition on anaerobic digestion of waste activated sludge

引用信息 Zhang, B., Tang, X., Xu, Q., Fan, C., Gao, Y., Li, S., ... & Li, C. (2023). Anionic polyacrylamide alleviates cadmium inhibition on anaerobic digestion of waste activated sludge. Environmental Science and Ecotechnology 18: 100306.

doi: 10.1016/j.ese.2023.100306

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