飞灰添加对生物废弃物厌氧消化中生物甲烷产量及消化液肥料特性的影响研究

为解决生物废弃物资源化利用中甲烷产量不足和消化液肥料质量不佳的问题，研究人员探讨了飞灰添加对厌氧消化(AD)过程的影响。结果表明，适量飞灰(2.5–7.5 g kg?1)可提升甲烷产量30%，高剂量(10–23.3 g kg?1)则产生抑制作用。飞灰改良的消化液使白芥(Sinapis alba L.)生物量增长30%，开花率提升至59%，且未导致重金属积累。该研究为废弃物协同处理提供了新思路。

　　

随着全球人口增长和资源短缺加剧，生物废弃物的高效资源化利用成为可持续发展的重要课题。厌氧消化(AD)技术可将有机废弃物转化为生物甲烷和富含营养的消化液，但存在甲烷产率不稳定、消化液肥料质量参差不齐等问题。与此同时，全球每年产生7.5-10亿吨飞灰，利用率不足30%，大量飞灰的堆存造成环境压力。如何通过飞灰添加实现AD过程强化与废弃物协同处理，成为环境工程领域的研究热点。

芬兰于韦斯屈莱大学(University of Jyv?skyl?)的研究团队在《Biomass and Bioenergy》发表论文，系统探究了不同剂量(2.5-23.3 g kg^?1)和来源(木材、泥炭及其混合物)的飞灰对生物废弃物AD过程的影响，并评估了所得消化液的农用价值。研究采用生物甲烷潜力(BMP)测试结合植物栽培实验，通过ICP-OES/MS分析重金属迁移规律，运用贝叶斯层次模型处理数据变异。

在"3.1 飞灰添加对生物废弃物甲烷潜力的影响"部分，研究发现：木材飞灰在2.5-7.5 g kg^?1剂量下使甲烷产量提升至905 NmLCH₄/gVS_added，显著优于泥炭飞灰；而23.3 g kg^?1高剂量则使产量降低至379 NmLCH₄/gVS_added。微量元素分析显示，木材飞灰富含的Zn、Fe等元素可能通过促进种间电子转移提升产甲烷菌活性。

"3.2 培养基特性"表明：消化液使培养基pH从5.6升至7.9，有机质含量提升至19%，但As等重金属含量反低于对照组，符合欧盟肥料标准(As<10 mg kg^?1)。

"3.3 生长试验中的发芽、生物量和开花情况"揭示：飞灰改良消化液使白芥生物量增长30%，开花率从33%(纯消化液)提升至59%，但发芽率仍低于未施肥对照(96% vs 82-84%)，可能与高氮环境(810 mg kg^?1)抑制种子萌发有关。

"3.4 植物体内养分和重金属积累"通过生物富集系数(BAF)分析证实：所有处理组重金属含量均低于欧盟食用叶菜标准(Cd<0.02 mg kg^?1，Pb<0.35 mg kg^?1)，仅对照组因低pH导致Zn生物富集(BAF>1)。

该研究创新性地建立了飞灰-AD-农业应用的闭环模式：适量木材飞灰(2.5-7.5 g kg^?1)既可提升甲烷产量7-30%，又能产出安全高效的有机肥料。研究结果为废弃物协同处理提供了关键技术参数，对发展循环经济具有重要意义。未来需关注长期施用下重金属的土壤累积效应及微生物群落响应机制。