南京师范大学副教授第一作者在顶级期刊(IF=12.9)发表研究论文

近日，南京师范大学环境学院陈赟副教授联合新加坡南洋理工大学周琰教授，在高含固污泥厌氧消化过程中有机碳迁移转化机制方面取得重要进展。相关成果以“Macro- to molecular-scale insights into organic carbon redistribution during thermal hydrolysis–anaerobic digestion of waste activated sludge”为题，发表在环境领域国际顶级期刊《Water Research》。论文第一作者为团队成员陈赟副教授，沈楠副教授与张新厚教授为共同作者，新加坡南洋理工大学周琰教授为通讯作者，南京师范大学环境学院为第一完成单位。

厌氧消化技术是污泥处理和能源回收的核心工艺，但传统厌氧消化工艺中，污泥中的有机碳转化为甲烷的效率通常仅为30%～40%，大量有机碳未能有效转化，严重制约了能源的回收。热水解预处理（THP）已被证明可以显著提高甲烷产量，但其对厌氧消化过程中有机碳转化路径以及分子重构的影响尚未得到充分研究，尤其是难降解有机物的形成机制仍不明确。

本研究通过整合分子量分级、LC-OCD-OND分析、EEM荧光光谱、FT-ICR MS和固相分级提取等多种先进分析技术，结合COD质量平衡与甲烷生成数据，系统解析了THP-AD对有机碳转化的影响。研究发现，尽管THP-AD系统显著提高了甲烷转化效率（53.03% TCOD转化为甲烷），但也促进了部分有机物向难降解有机物的转化，同时还形成了矿物结合有机碳，这些新形成的有机碳极其稳定无法被微生物有效利用（图1）。

本研究揭示了溶解性有机物降解与稳定化之间的权衡关系，强调了THP增强溶解性有机物的同时，也促进了难降解有机碳的形成，从而限制了最终的甲烷回收。该研究从分子层面揭示了THP-AD过程中有机碳的转化机制，为污泥能源回收效率的优化提供了新的理论依据。

图1 热水解-厌氧消化过程中的有机碳在气、液、固三相的迁移与转化图

该工作同时获得了新加坡科学技术与研究局（A20H7a0152）、国家自然科学基金（52000107和42077292）项目的支持。