Page 43 - 《精细化工》2021年第7期

第 38 卷第 7 期 精 细 化 工 Vol.38, No.7
202 1 年 7 月 FINE CHEMICALS July 2021

综论
沼渣生物炭在水处理中的应用进展

1
1
1
1
王燕杉 ，侯立安 1,2 ，宋英今 ，李 宁 ，陈冠益 1,3,4* ，张 婷
（1. 天津大学 环境科学与工程学院，天津 300072；2. 西安高新技术研究所，陕西 西安 710025；3. 天
津商业大学，天津 300134；4. 天津大学 佐治亚理工深圳学院，广东 深圳 518071）

摘要：以沼渣为原料制备生物炭是实现沼渣安全处置和资源化利用的有效途径之一。沼渣经过厌氧消化处理，
在一定程度上优化了沼渣生物炭的组分结构和物化特性，因而沼渣生物炭具有低成本、来源广、吸附及催化性
能好等特点被应用于去除水中污染物。该文对当前沼渣生物炭的原料来源、制备及改性方法进行了总结，归纳
了沼渣生物炭作为吸附剂和碳基催化剂在水处理应用中的现状，同时阐述了沼渣生物炭的作用机理。最后总结
了沼渣生物炭在水处理应用中存在的一些问题和挑战，并指出其发展方向。
关键词：沼渣生物炭；吸附剂；碳基催化剂；作用机理；无机污染物；有机污染物
中图分类号：X50 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 07-1325-09

Advances in application of biogas digestate-derived in water treatment

1
1
1
1
1,2
WANG Yanshan , HOU Li'an , SONG Yingjin , LI Ning , CHEN Guanyi 1,3,4* , ZHANG Ting
（1. School of Environmental Science & Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China; 2. Xi′an High-Tech
Institute, Xi'an 710025, Shaanxi, China; 3. Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China; 4. Georgia Tech
Shenzhen Institute, Tianjin University, Shenzhen 518071, Guangdong, China）
Abstract: Preparation of biochar from biogas digestate is one of the effective ways to achieve its safe
disposal and resource utilization. The component structure and physicochemical properties of
digestate-derived biochar are optimized to some extent with anaerobic digestion of digestate. Therefore,
the digestate-derived biochar with low cost, wide source, good adsorption and catalytic properties has been
applied to remove pollutants from water. The feedstock sources, preparation and modification methods of
digestate-derived biochar are introduced. Besides, the current status of digestate-derived biochar as
adsorbent or carbon-based catalyst in water treatment is discussed. In addition, the mechanism of pollutant
removal by digestate-derived biochar is described. Finally, some problems and challenges in the
application of digestate-derived biochar in water treatment are summarized, and its development direction
is pointed out.
Key words: digestate-derived biochar; adsorbent; carbon-based catalyst; mechanism of action; inorganic
pollutants; organic pollutants

厌氧消化技术可有效解决环境污染问题，是有 养元素的沼渣体量大、无法及时消纳，成为限制沼
机固体废弃物处理、资源化和能源化利用的重要途 气工程发展的瓶颈问题之一。据报道，厌氧消化过
[2]
径。截至 2020 年初，中国已建成大型沼气和生物天 程仅有 15%~40%的原料能量转换为沼气 ，残余物
然气工程 7780 处，各类型沼气工程总数超过 11.09 能量高，中国沼气厂厌氧消化产生的沼渣每年高达
[3]
[1]
万处 。然而，在积极推进沼气工程规模化建设的 2 亿 t ，其安全处置和资源化利用有利于沼气工程
[4]
同时，含有重金属、病原菌、腐植酸和有机质等营 的可持续发展 。

收稿日期：2020-12-09; 定用日期：2021-03-09; DOI: 10.13550/j.jxhg.20201162
基金项目：国家重点研发计划（2020YFD1100300）；天津市科技计划项目（18YFHBZC00020，18YFJLCG00090）；深圳市科技计划项目
（KQTD20180413181724653）
作者简介：王燕杉（1993—），女，博士生，E-mail：wangyanshan@tju.edu.cn。联系人：陈冠益（1970—），男，教授，E-mail：chen@tju.edu.cn。