Impacts of organic loading rate and hydraulic retention time on organics degradation, interspecies interactions and functional traits in thermophilic anaerobic co-digestion of food waste and sewage sludge

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作者
Xingxing Zhang,Pengbo Jiao,Ming Zhang,Peng Wu,Yufeng Zhang,Yiwei Wang,Kaiyan Xu,Jiazhou Yu,Liping Ma
出处
期刊:Bioresource Technology [Elsevier BV]
卷期号:370: 128578-128578 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.biortech.2023.128578
摘要

This study provided novel insights into the effects of organic loading rate (OLR) and hydraulic retention time (HRT) on thermophilic anaerobic co-digestion of food waste and sewage sludge. The obtained maximum methane (CH4) yield of 328 ± 4 mL CH4/g CODfed at HRT of 15 days (OLR = 5.8 g VS/L/d) was partly attributable to the enhanced acidogenesis, acetogenesis, and methanogenesis phases. The increased key enzyme activities, particularly acetate kinase (improved by 5.2-fold), providing substantial methanogenic substrates for efficient CH4 production. The functional syntrophs that were related to syntrophic decarboxylation, novel acetate oxidation & reductive acetyl-CoA, and β-oxidation pathways could drive trophic interactions with methanogens. This markedly stimulated hydrogenotrophic Methanoculleus thermophilus metabolism and concomitantly enriched mixotrophic Methanosarcina thermophila. The distinctive cross-feeding interspecies interactions significantly affected the assembly and dynamics of thermophilic consortia. These findings shed light on the physicochemical and microbial mechanisms of HRT- and OLR-dependent enhancement of methanogenesis.

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