西安建大云斯宁Bioresource Technology：工业废渣资源化利用新途径

【引言】

规模化畜牧业快速发展的同时也伴随着产生严重的环境污染问题。尽管规模化厌氧发酵沼气工程是解决粪污及废弃物最有效的技术手段。但是，规模化厌氧发酵沼气工程仍面临许多技术难题。在厌氧发酵系统引入促进剂，能够有效改善厌氧发酵系统的整体性能。开发高效的废弃生物厌氧发酵促进剂，对于实现废弃物的无害化和资源化综合利用意义重大。

【成果简介】

近期，西安建筑科技大学功能材料研究所云斯宁教授（通讯作者）“新能源材料高效和资源化利用”研究团队在国际生物资源技术权威期刊《Bioresource Technology》发表了题目为“Steel slag as accelerant in anaerobic digestion for nonhazardous treatment and digestate fertility utilization（2019, 282, 331-338）”的论文。报道了工业废渣作为低成本功能性促进剂应用于厌氧发酵领域。研究结果显示：工业废渣促进剂的加入，显著提高了厌氧发酵的整体性能。累积产气量和COD降解率分别高达397.64-507.29mL/g VS和52.71%-58.62%。与对照组相比（218.68 mL/g VS，50.74%），累积产气量和COD降解率分别提高了81.83%-131.97%和3.88%-15.53%。进一步结果显示：引入这类工业钢渣促进剂后，发酵系统所获得的沼渣具有良好的稳定性和优异的营养元素含量。发酵后沼渣中的N、P、K营养元素总含量，接近于有机肥的肥效值，这意味着添加工业废渣有望实现废弃物（畜禽粪便、污泥、工业废渣、沼渣等）的资源化综合利用。

【图文导读】

图1 工业废渣的x射线衍射图谱

图2 工业废渣的显微结构：slag-1 (a, b), slag-2 (c, d)和slag-3(e, f)

图3 引入不同类型工业废渣促进剂厌氧发酵日产气量和累积产气量的变化规律

图4 引入不同类型工业废渣促进剂厌氧发酵系统pH与COD的变化规律

图5 引入不同类型低成本复合促进剂厌氧发酵系统沼渣稳定性评估。

(a)热重分析曲线；(b)热重曲线对应的质量损失；(c)微分热重分析曲线；(d)差示扫描量热分析曲线。

图6 工业废渣在厌氧发酵系统中应用效果（产气量和肥效）

【总结与展望】

这是首次将工业废渣作为促进剂应用于厌氧发酵领域的报道。这项工作通过添加工业废渣促进剂显著改善厌氧发酵环境、提高底物利用率、提高沼渣沼液的稳定性及肥效等，实现废弃物的无害化、资源化及肥料化综合利用，为其它低成本工业废渣在生物发酵领域的应用提供了新的研究思路，对产业化应用具有重要的指导作用。

【编者按】

能源危机和环境污染是当今世界人类社会面临的两大难题，可再生能源的利用是解决这一问题的关键。太阳能和生物质能作为资源量最大的可再生能源，其高效开发和利于对于能源的可再生利用和社会的可持续发展意义重大。西安建筑科技大学云斯宁教授研究团队，依托该校国家战略性新型专业“资源循环科学与工程”和“功能材料”，聚焦于太阳能和生物质能的利用，开展与无机非金属材料相关的基础研究和技术应用开发，力图通过新能源材料的研究和开发，解决国家发展过程中的重大能源需求，实现资源化循环综合利用。

文献链接：

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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