厭氧發(fā)酵技術(shù)利用微生物的代謝作用實現(xiàn)餐廚垃圾減容減量與能源化利用，已經(jīng)成為我國餐廚垃圾資源化處置的主流工藝之一，但目前針對厭氧發(fā)酵后殘余物沼渣的資源化處置研究依然不足。中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所城市礦產(chǎn)綠色開發(fā)研究團(tuán)隊（余廣煒研究團(tuán)隊）積極聚焦我國城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程中的關(guān)鍵環(huán)境問題，在國家重點研發(fā)計劃課題支持下，持續(xù)開展沼渣熱解炭化資源化技術(shù)研究，解析熱解特性及產(chǎn)物形成機制，闡明生物炭特征及其重金屬生態(tài)安全風(fēng)險，拓展高附加值利用途徑，并取得良好進(jìn)展。

研究發(fā)現(xiàn)餐廚垃圾厭氧沼渣熱解過程可分為五個階段。其中，階段一、三、四適用于反應(yīng)級數(shù)模型，階段二和五適用于一維擴散模型和三維擴散Jander模型。五個階段最佳反應(yīng)模型函數(shù)可以用f(α)=(1-α)^-1-1，f(α)=α²，f(α)=[(1-α)^-1.3-1]/1.3，f(α)=(1-α)^-1-1，以及f(α)=[1-(1-α)^1/3]²來表示；TG-FTIR和Py-GC/MS的分析結(jié)果表明，熱解氣主要成分為H₂O、CH₄、CO₂、CO、苯酚、C=O（酸酐、酮或醛）、C-O和NH₃等，而熱解油主要成分為碳?xì)浠�合物、胺和酰胺類、腈類、N-雜化化合物類、氧化物以及硫化物。

研究顯示，熱解溫度對沼渣生物炭的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)具有顯著影響，為主要控制因素；在400~800°C的實驗溫度范圍內(nèi)，生物炭中典型重金屬隨溫度的升高向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化，生態(tài)安全風(fēng)險低；700℃條件下熱解制備的生物炭表面官能團(tuán)豐富，孔隙結(jié)構(gòu)和理化特征優(yōu)異，具有良好的污染物吸附性能，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。 

近期，相關(guān)研究成果以Pyrolysis of food waste digestate residues for biochar: Pyrolytic properties, biochar characterization, and heavy metal behaviours為題，發(fā)表在Fuel上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和福廈泉國家自主創(chuàng)新示范區(qū)協(xié)同創(chuàng)新平臺項目的支持。

論文鏈接

沼渣熱解機制及重金屬浸出風(fēng)險評估