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为解决危险填埋场渗滤液（HLL）处理中甲烷菌丰度不足、污泥消化液易致二次污染等问题，研究人员开展添加锯末生物炭的厌氧消化研究。结果显示，该工艺缩短投资回收期至 6.2 年，提升多种菌群丰度，LCA 影响小，具经济与环境效益。
在全球固体废弃物管理的版图中，危险填埋场渗滤液（HLL）如同潜伏的生态 “毒瘤”，其含有的 2,6 - 二氯苯酚（2,6-DCP）等有毒化合物，不仅通过土壤和地下水威胁人类健康与生态平衡，传统处理方式还面临微生物活性不足、二次污染风险及经济成本高企等难题。如何在净化渗滤液的同时实现资源回收，成为环境工程与生物技术领域的关键挑战。
为突破这一困境，科威特大学的研究人员开展了一项兼具创新性与实用性的研究，相关成果发表在《Biochemical Engineering Journal》。该研究聚焦于利用锯末废弃物制备生物炭，通过优化厌氧消化工艺提升 HLL 处理效能，并系统评估其技术经济性与环境影响，为危险废弃物的可持续管理提供了新范式。
研究主要采用以下关键技术方法：首先通过热解工艺将锯末制备为负载微量元素的生物炭（TM@biochar），并利用扫描电子显微镜（SEM）等手段对其表面形貌与孔隙结构进行表征；随后构建添加生物炭的厌氧消化反应器，对比分析常规工艺与生物炭强化工艺在 HLL 处理中的效能差异，包括污染物去除率、生物气产量及成分分析；同时借助微生物组学技术，测定消化过程中甲烷菌（如 Methanosaeta）及功能菌群的相对丰度变化；最后综合运用技术经济分析（TEA）和生命周期评估（LCA），量化项目的财务可行性与环境影响。
生物炭制备与表征
研究通过将锯末与氯化铁、硫酸亚铁、硝酸锌等溶液共沉淀后热解，成功制备出富含铁、锌等微量元素的生物炭。SEM 图像显示，TM@biochar 表面呈现高度碳化结构，分布密集的活性孔隙与位点，为微生物附着与生物膜形成提供了理想载体，这一特性对提升厌氧消化效率至关重要。
生物炭强化厌氧消化效能
在 HLL 处理实验中，添加生物炭的消化器展现出显著优势：2,6-DCP 脱氯效率大幅提升，同时甲烷菌 Methanosaeta 的相对丰度增加 61.8%，甲基 ophilus、Paludibacter 等功能菌群丰度分别提升 529.3%、261.8%。生物炭通过促进微生物固定化与电子传递协同作用，有效缓解了挥发性脂肪酸（VFAs）积累导致的 pH 下降问题，维持了反应器的稳定运行。经济分析表明，结合生物炭碳信用、生物气销售等收益，该工艺投资回收期缩短至 6.2 年，内部收益率（IRR）达 9.7%，显著优于传统工艺。
生命周期评估与环境效益
LCA 结果显示，项目在生态质量、人类健康和自然资源等维度的影响终点分别为 6.05×10-8物种?年、8.11×10-5伤残调整生命年（DALYs）和 7.99×10-2美元（2013 年基准），表明其环境负荷较低。生物炭的应用不仅减少了农业废弃物直接填埋带来的富营养化风险，还通过替代化石燃料显著降低温室气体排放，实现了废弃物资源化与碳减排的双重效益。
结论与意义
这项研究首次将生物炭强化厌氧消化与污泥消化液管理相结合，构建了 HLL 处理的全链条解决方案。其创新点在于通过生物炭的双重角色 —— 既是污染物吸附剂又是微生物载体，同步提升了处理效率与项目经济性，为危险废弃物处理领域提供了 “环境友好 + 经济可行” 的示范模型。研究结果表明，该工艺在减少有毒污染物环境释放的同时，可通过生物气和生物炭产品创造经济价值，对推动循环经济与碳中和目标具有重要借鉴意义。未来研究若进一步聚焦生物甲烷对化石燃料的替代潜力，有望为全球气候变化应对策略提供更丰富的技术选项。
