小型污水处理厂市政污泥慢速热解制生物炭的碳稳定性与环境性能评估

《Scientific Reports》：Integrated assessment of carbon stability and environmental performance of sewage sludge-derived biochar from a small wastewater treatment plant

　　

摘要

来自小型污水处理厂（WWTPs）的市政污泥（MSS）由于分散式设施通常缺乏经济可行的处理方案，因此难以管理。本研究评估了由小型污水处理厂（服务人口当量 < 10,000）排出的仅处理生活污水的市政污泥经慢速热解生产的生物炭。在400°C和600°C下进行的热解逐步提高了碳化和结构稳定性，表现为H/C_org比值从1.84降至0.31，热稳定组分从14%增至79%，抗降解指数从0.41增至0.56。碳封存估计值因方法而异：基于R₅₀的碳封存潜力（CS_R50）B400（17.5%）高于B600（15.3%），而基于H/C_org的100年持久性方法预测B600具有更高的长期碳保留量（0.12与0.10 kg C/kg干MSS相比）。因此，这些估计值应被视为依赖方法的预测。尽管热解过程中重金属总浓度有所增加，但其迁移性显著降低，使生态风险指数从940降至20。在优先控制的苯并芘类多环芳烃（PAHs）中，仅在B600中检测到0.011 mg/kg的菲。热解还显著降低了原始MSS的植物毒性。总体而言，慢速热解提高了碳稳定性和环境性能。这些发现表明，热解可以为小型分散式污水处理厂提供一条本地适用的污泥资源化路线，将废物减量与碳稳定和环境风险降低相结合。