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花生壳磁性生物炭对颜料污泥厌氧消化及重金属形态的影响

         
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投加外源添加剂磁性生物炭(Magnetic Biochar,MBC)是解决颜料污泥厌氧消化效率低和重金属钝化效率低的有效途径。该研究选取农业废弃物花生壳制备生物炭(Biochar,BC),而BC对厌氧消化和重金属钝化的影响有限,对其赋磁改性制得MBC以提升影响效果。设置3组厌氧消化批式试验,A组为对照组,B组投加BC,C组投加MBC,探索花生壳MBC对颜料污泥厌氧消化效率及重金属Cr和Ni钝化的影响。结果表明,MBC投加可有效提升消化系统挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)的产量,最高VFAs浓度达914.5 mg/L,较对照组(最高浓度603.9 mg/L)提升51.4%。同时MBC可实现生物炭和FeO的双重直接种间电子传递(Direct Interspecies Electron Transfer,DIET)效应的耦合,缓解消化系统的酸化并提高有机物去除率和CH累积产量。与对照组相比,挥发性固体(VolatileSolid,VS)去除率、累积甲烷产量、平均日甲烷产量和平均日甲烷产率分别提升37.8%、56.3%、56.3%和37.2%。此外,MBC投加可有效降低颜料污泥的重金属生物可利用态分配率和提升钝化效率,与原料相比,Cr的可交换态、可还原态质量占比降低43.6%、61.6%,而可氧化态、残渣态质量占比提升53.2%、243.6%;Ni的可交换态、可还原态质量占比降低41.0%、59.2%,而可氧化态、残渣态质量占比提升65.2%、181.4%。研究结果表明MBC可有效提高颜料污泥厌氧消化效率并降低重金属Cr和Ni的生物利用度,该研究有助于实现颜料污泥的稳定化、无害化、资源化利用。

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