生物炭强化多级厌氧折流反应器对含重金属危险垃圾渗滤液的解毒作用与甲烷回收提升研究

本研究推荐一种利用生物炭（Biochar）改良的多级厌氧折流反应器（MABR），有效缓解重金属（如Cu2+、Ni2+等）和多氯联苯（PCBs）对危险垃圾渗滤液（HLL）厌氧解毒过程的抑制。结果显示，添加100 mg/g挥发性固体（VS）的生物炭使化学需氧量（COD）去除率和CH4产率提升超100%，PCBs降解率提高约94%，并促进微生物群落（如Euryarchaeota、Methanobacteria）富集与胞外聚合物（EPS）分泌，为复杂污染物生物处理提供低成本策略。

　　

Highlights

场地描述与垃圾渗滤液特性

每日从垃圾填埋场附近人孔采集废水样本。该填埋场自2004年运行，总容量40,000 m3，面积140 m × 100 m，底层铺设高密度聚乙烯膜，接收石棉、电站灰烬、重金属等危险废物。渗滤液含高浓度有机物、重金属及多氯联苯（PCBs），需预处理以降低生物毒性。

生物炭表征与表面官能团、形态及元素组成分析

制备的生物炭经傅里叶红外光谱（FTIR）显示3415 cm^?1处峰为O―H伸缩振动（如酚羟基），2920 cm^?1为CH₂的C―H伸缩，1630 cm^?1可能为芳香环C=C伸缩振动，表明其具丰富表面官能团，利于重金属吸附与微生物附着。

结论

本研究提供了一种高效、环境友好且简单的方法，通过添加生物炭（100 mg/g生物量）强化多级厌氧折流反应器（MABR），提升其对危险垃圾渗滤液（HLL）中有机物的转化能力与甲烷产率，同时增强系统抗重金属和PCBs毒性能力。