张伟军研究员团队在

污泥稳定化过程中有机质的转化规律

与调控机制方面取得新进展

环境科学与工程系张伟军研究员团队在污泥稳定化过程中有机质的转化规律与调控机制方面取得新进展，系列成果近期发表在环境领域著名期刊《Water Research》(T1, 12.8)、《Environmental International》(T1, 11.8),《Chemical Engineering Journal》(T1, 15.1),和《Journal of Cleaner Production》(T1, 11.1)上，张伟军研究员为论文第一或通讯作者。

市政污泥是污水处理过程中主要的副产物，污泥安全处理与资源化是环境工程领域亟待解决的工程与科学难题。在方法学上，研究团队评价了不同预处理方法（ED、PPL和C18）和离子模式对污泥溶解性有机质（DOM）的提取差异性，并利用傅里叶变换-离子回旋共振质谱（ESIFT-ICR MS）对剩余污泥（WAS）和厌氧消化污泥（ADS）DOM进行分子组成解析，提出了适用于市政污泥特性的预处理方法和离子分析模式。

在此基础上，团队探究了污泥稳定化处理过程（生物处理，热处理）中有机质的转化规律，阐明了污泥稳定化产物中有机质的生物效应，发展了污泥水热转化制备植物活性有机质的新工艺。污泥生物稳定化产物中好氧堆肥污泥的弱结合态和碱提取态有机质和厌氧消化污泥的溶解态和弱提取态有机质是主要的促植物生长组分，其中异感化物（短链脂肪酸，氨基酸）、营养物质、类植物激素和腐殖质类物质是主要的促植物生长物质，可以通过上调“碳水化合物代谢”、“脂质代谢”、“氨基酸代谢”促进植物生长，同时导致“苯丙素生物合成”通路上调而提升植物抗逆性；污泥热解碳中，300-400oC热解后污泥碳中溶解性有机质主要为高生物毒性含氮芳香性化合物及酚类，而在500-800oC热解碳中溶解性有机质为低毒性的直链脂肪酸，提升热解温度是控制污泥碳毒性的重要方式；污泥水热转化中，温度升高导致有机质释放，并伴随部分蛋白质和多糖水解为多肽、氨基酸、小分子糖等植物活性有机质，随温度进一步美拉德反应加剧，生成类黑精化合物；污泥碱热腐殖化过程呈现出三阶段级联反应，依次为有机物水解、发生脱氨、脱羧和脱氧反应以及脱碳反应。碱热时间为12h时，污泥水解液的植物活性最高，水解液中的多糖、氨基酸和腐殖酸等活性物质通过上调“淀粉和蔗糖代谢”途径，促进水稻幼苗能量代谢和碳水化合物的储存，基于此发展了污泥水热转化回收植物活性有机质与毒副产物控制的新工艺。

全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135423001227
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652622053203
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472300061X
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412022005281
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412023000867
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135423003469
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723006125