西安建大云斯寧Bioresource Technology：工業廢渣資源化利用新途徑

【引言】

規模化畜牧業快速發展的同時也伴隨著產生嚴重的環境污染問題。盡管規模化厭氧發酵沼氣工程是解決糞污及廢棄物最有效的技術手段。但是，規模化厭氧發酵沼氣工程仍面臨許多技術難題。在厭氧發酵系統引入促進劑，能夠有效改善厭氧發酵系統的整體性能。開發高效的廢棄生物厭氧發酵促進劑，對于實現廢棄物的無害化和資源化綜合利用意義重大。

【成果簡介】

近期，西安建筑科技大學功能材料研究所云斯寧教授（通訊作者）“新能源材料高效和資源化利用”研究團隊在國際生物資源技術權威期刊《Bioresource Technology》發表了題目為“Steel slag as accelerant in anaerobic digestion for nonhazardous treatment and digestate fertility utilization（2019, 282, 331-338）”的論文。報道了工業廢渣作為低成本功能性促進劑應用于厭氧發酵領域。研究結果顯示：工業廢渣促進劑的加入，顯著提高了厭氧發酵的整體性能。累積產氣量和COD降解率分別高達397.64-507.29mL/g VS和52.71%-58.62%。與對照組相比（218.68 mL/g VS，50.74%），累積產氣量和COD降解率分別提高了81.83%-131.97%和3.88%-15.53%。進一步結果顯示：引入這類工業鋼渣促進劑后，發酵系統所獲得的沼渣具有良好的穩定性和優異的營養元素含量。發酵后沼渣中的N、P、K營養元素總含量，接近于有機肥的肥效值，這意味著添加工業廢渣有望實現廢棄物（畜禽糞便、污泥、工業廢渣、沼渣等）的資源化綜合利用。

【圖文導讀】

圖1 工業廢渣的x射線衍射圖譜

圖2 工業廢渣的顯微結構：slag-1 (a, b), slag-2 (c, d)和slag-3(e, f)

圖3 引入不同類型工業廢渣促進劑厭氧發酵日產氣量和累積產氣量的變化規律

圖4 引入不同類型工業廢渣促進劑厭氧發酵系統pH與COD的變化規律

圖5?引入不同類型低成本復合促進劑厭氧發酵系統沼渣穩定性評估。

(a)熱重分析曲線；(b)熱重曲線對應的質量損失；(c)微分熱重分析曲線；(d)差示掃描量熱分析曲線。

圖6?工業廢渣在厭氧發酵系統中應用效果（產氣量和肥效）

【總結與展望】

這是首次將工業廢渣作為促進劑應用于厭氧發酵領域的報道。這項工作通過添加工業廢渣促進劑顯著改善厭氧發酵環境、提高底物利用率、提高沼渣沼液的穩定性及肥效等，實現廢棄物的無害化、資源化及肥料化綜合利用，為其它低成本工業廢渣在生物發酵領域的應用提供了新的研究思路，對產業化應用具有重要的指導作用。

【編者按】

能源危機和環境污染是當今世界人類社會面臨的兩大難題，可再生能源的利用是解決這一問題的關鍵。太陽能和生物質能作為資源量最大的可再生能源，其高效開發和利于對于能源的可再生利用和社會的可持續發展意義重大。西安建筑科技大學云斯寧教授研究團隊，依托該校國家戰略性新型專業“資源循環科學與工程”和“功能材料”，聚焦于太陽能和生物質能的利用，開展與無機非金屬材料相關的基礎研究和技術應用開發，力圖通過新能源材料的研究和開發，解決國家發展過程中的重大能源需求，實現資源化循環綜合利用。

文獻鏈接：

Feng?Han, Sining Yun,*?Chen Zhang, Hongfei Xu,?Ziqi Wang.?Steel slag as accelerant in anaerobic digestion for nonhazardous treatment and digestate fertility utilization. (Bioresource. Technology, 2019, 282, 331-338.)

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852419303761

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