Light stimulated H2O2 inhibition on methanogenesis during anaerobic digestion towards enhanced VFAs production

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作者
Jiasi Sun,Zhen He
出处
期刊:Water Research [Elsevier BV]
卷期号:286: 124229-124229 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.watres.2025.124229
摘要

Producing volatile fatty acids (VFAs) from anaerobic digestion (AD) of sewage sludge is of strong interest and can be realized via arresting methanogens. Herein, in situ hydrogen peroxide (H2O2) dosage has been demonstrated to be an effective approach to suppress methanogenesis and promote VFAs accumulation in the presence of illumination. Two AD reactors operating under different conditions produced average VFAs concentrations of 11,456.5 mg COD L-1 (RLight, 80 mg L-1 H2O2) and 11,896.5 mg COD L-1 (RDark, 380 mg L-1 H2O2). The comparable VFAs concentrations indicated that methanogenic activity was effectively inhibited under both conditions, thereby preventing further conversion of VFAs to methane. However, visible light significantly reduced the H2O2 dosage level from 380 to 80 mg L-1 to achieve complete methane inhibition, likely due to light-activated H2O2 producing ·OH. The light-exposed H2O2 elevated intracellular reactive oxygen species (ROS) levels, leading to a sharp decline in methanogen abundance (only 5.02 % remained compared to the inoculum). Firmicutes became dominant, increasing from 14.03 % (inoculum) to 52.35 % under high oxidative stress. Metagenomic functional predictions inferred microbial communities that tended to mitigate oxidative stress by reducing ROS generation, as shown by the relative gene abundance reduced from 0.0577 to 0.0472 %. A side-effect of H2O2 inhibition was the enrichment of NH4+ and PO43-, increased by 1.44 and 5.26 times, respectively; those nutrient compounds could be potentially recovered.
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