镍负载小龙虾壳生物炭强化高盐有机废水厌氧消化的机制研究

针对高盐度抑制厌氧消化系统颗粒污泥稳定性及产甲烷功能的难题，研究人员通过引入镍负载小龙虾壳生物炭（CBC-Ni），显著提升UASB反应器COD去除率（79.72±3.78%）和甲烷产量（5.29 NLCH4/L/d），并促进EPS分泌与镍生物有效性转化，为高盐有机废水的生物处理提供了创新策略。

　　

高盐有机废水的处理一直是环境工程领域的棘手难题。盐分不仅会破坏厌氧消化系统中的颗粒污泥结构，还会抑制微生物代谢活性，导致甲烷产量大幅下降。面对这一挑战，中国的研究团队独辟蹊径，将目光投向了餐厨废弃物——小龙虾壳，通过创新性地制备镍负载生物炭（CBC-Ni），为高盐废水处理提供了全新解决方案。这项发表在《Journal of Environmental Chemical Engineering》的研究，不仅揭示了CBC-Ni的多重作用机制，更为实现废水处理的资源化利用开辟了新途径。

研究团队采用平行UASB反应器对比实验，通过长期监测COD去除率、甲烷产量及污泥特性，结合EPS组分分析、镍形态转化检测和微生物群落测序等关键技术，系统评估了CBC-Ni的干预效果。实验设置10 g Na⁺/L的高盐条件，模拟典型工业废水环境。

Reactors configuration and operation condition
研究发现，添加CBC-Ni的反应器（R2）在第二阶段COD去除率提升至79.72±3.78%，较对照组（R1）提高12.52%；甲烷产量达5.29 NL_CH4/L/d，增幅12.13%。这表明CBC-Ni能有效缓解盐抑制，提升系统效能。

CBC-Ni properties
表征分析显示，CBC-Ni富含CaCO₃晶体结构和镍活性位点（负载量28.27±0.39 mg/g），其多孔特性为微生物提供了理想栖息地。镍形态分析发现，有机/硫化物结合态占比从49.58±4.84%升至60.53±2.27%，显著提高了镍的生物有效性。

Conclusion
研究证实CBC-Ni通过三重机制发挥作用：强化颗粒污泥机械强度（粒径增加23%）、刺激EPS分泌（TB-EPS达128.61±6.30 mg/gVSS）以及优化微生物群落（氢营养型甲烷菌Methanobacterium富集至58.60%）。这些发现不仅阐明了生物炭-金属协同增效原理，更为开发低成本、高效率的高盐废水处理工艺提供了理论支撑，实现了"以废治废"的循环经济理念。

这项研究的创新性在于首次系统解析了镍负载生物炭在高盐环境中的形态转化规律与生物效应，其提出的"形态调控-微生物重塑-功能强化"作用链条，为复杂废水生物处理提供了普适性策略。团队负责人Yong Hu指出，该技术可拓展至其他含盐有机废弃物的资源化处理，具有显著的工程应用前景。