餐廚垃圾與污泥高固體聯(lián)合厭氧產(chǎn)沼氣的特性

1、第27卷 第10期 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) V ol.27 No.102011年 10月 Transactions of the CSAE Oct. 2011 255餐廚垃圾與污泥高固體聯(lián)合厭氧產(chǎn)沼氣的特性趙云飛1，劉曉玲2，李十中2，阮文權(quán)1，劉建雙2，田 夢(mèng)2（1. 江南大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院，無(wú)錫 214122； 2. 清華大學(xué) 核能與新能源技術(shù)研究院，北京 100084）摘 要：該文在12%高固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)和中溫（351）條件下，開(kāi)展了餐廚垃圾與污泥不同比例聯(lián)合厭氧發(fā)酵對(duì)產(chǎn)氣性能及發(fā)酵過(guò)程限速步驟影響的研究。結(jié)果表明，當(dāng)餐廚垃圾與污泥二者比例為3030時(shí)，累積沼氣產(chǎn)率、累積甲烷產(chǎn)率、生

2、物轉(zhuǎn)化產(chǎn)甲烷效率和VS （揮發(fā)性固體）去除率分別為612、327 mL/g、76.9%和63.6%，皆高于其他原料比例?；旌系孜镏胁蛷N垃圾為主時(shí)，發(fā)酵前5 d為產(chǎn)氣高峰階段，甲烷含量在整個(gè)發(fā)酵期間低于60%，揮發(fā)性脂肪酸（VFAs ）抑制顯著；而混合底物中污泥所占比例較高時(shí)，產(chǎn)氣的高峰期多出現(xiàn)在第1025 d，甲烷含量于發(fā)酵前5 d迅速上升至50%后，緩慢提高并最終穩(wěn)定在70%左右?；旌系孜镏形勰嗨急壤脑黾涌商嵘託庵屑淄楹?，亦可明顯緩解VFAs 抑制作用。累積沼氣產(chǎn)率隨污泥比例的提高呈先上升后下降的變化。 關(guān)鍵詞：沼氣，發(fā)酵，甲烷，高固體濃度，餐廚垃圾，污泥 doi ：10.3969/

3、j.issn.1002-6819.2011.10.045中圖分類號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-6819(2011-10-0255-06趙云飛，劉曉玲，李十中，等. 餐廚垃圾與污泥高固體聯(lián)合厭氧產(chǎn)沼氣的特性J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(10：255260.Zhao Yunfei, Liu Xiaoling, Li Shizhong, et al. Characteristics of high-solids anaerobic co-fermentation for converting food waste and excess sludge to biogasJ.

4、Transactions of the CSAE, 2011, 27(10: 255260. (in Chinese with English abstract0 引 言餐廚垃圾和污水廠的污泥作為固體有機(jī)廢棄物的重要組成部分，其資源化利用日益受到國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注1-2。厭氧發(fā)酵由于其能產(chǎn)生生物質(zhì)能源以及避免對(duì)環(huán)境造成二次污染等，正成為處理固體有機(jī)廢棄物的有效方法之一3。因此，采用厭氧發(fā)酵工藝將餐廚垃圾和污泥中富含的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為沼氣，不僅可以實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化，緩解日益緊張的能源供需矛盾，而且可以有效解決有機(jī)廢棄物造成的環(huán)境污染等問(wèn)題。餐廚垃圾中富含80%97%（干基）易降解的有機(jī)質(zhì)，其

5、水解過(guò)程較為迅速4。由于產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)過(guò)程較為緩慢，從而可能引起揮發(fā)性短鏈脂肪酸（VFAs ）等中間代謝產(chǎn)物的毒性抑制5，并最終可能導(dǎo)致厭氧發(fā)酵過(guò)程失敗。污泥中蛋白質(zhì)含量相對(duì)較高，在降解過(guò)程中易造成氨氮的積累6，抑制厭氧發(fā)酵的進(jìn)程。同時(shí)蛋白質(zhì)相對(duì)于碳水化合物而言，降解速率較慢7。將餐廚垃圾和污泥進(jìn)行聯(lián)合厭氧發(fā)酵可以：1）調(diào)節(jié)發(fā)酵底物中的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分3；2）產(chǎn)生的VFAs 與氨氮等中間代謝產(chǎn)物可進(jìn)行部分中和反應(yīng)，以維持過(guò)程中pH 值的穩(wěn)定，促使厭氧發(fā)酵順利進(jìn)行8；3）提高污泥的降解速率，以收稿日期：2010-12-23 修訂日期：2011-09-13基金項(xiàng)目：國(guó)際科技合作項(xiàng)目(No.2010DFB

6、64040 ；國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(No. 2008BADC4B00作者簡(jiǎn)介：趙云飛（1987），男，江蘇揚(yáng)州人，從事生物質(zhì)能的研究。無(wú)錫 江南大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，214122。 Email: yunfeizhao1005 通信作者：李十中（1962），男，北京人，教授，博士生導(dǎo)師，從事生物質(zhì)能源的研究。北京 清華大學(xué)核能與新能源研究院，100084。 Email: szli縮短整個(gè)發(fā)酵時(shí)間。目前，圍繞餐廚垃圾與污泥聯(lián)合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣研究多基于液態(tài)厭氧發(fā)酵工藝，如考察溫度、水力停留時(shí)間、有機(jī)負(fù)荷、預(yù)處理方式、pH 值以及餐廚垃圾的種類等主要因素或條件對(duì)低固體濃度混合發(fā)酵底物（TS

7、10%）條件下，餐廚垃圾和污泥聯(lián)合厭氧發(fā)酵原料比例的研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)采用總固體（TS ）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的厭氧發(fā)酵工藝進(jìn)行餐廚垃圾與污泥高固體濃度聯(lián)合產(chǎn)沼氣研究，并探討原料比例對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣性能、有機(jī)質(zhì)等去除效率、揮發(fā)性短鏈脂肪酸的產(chǎn)生以及發(fā)酵過(guò)程限速步驟的影響，以期為餐廚垃圾與污泥的資源化和減量化提供一條途徑。1 材料與方法1.1 底物性質(zhì)餐廚垃圾取自清華大學(xué)教工食堂，主要成分為米飯、饅頭、蔬菜、肉類等。將其自然晾干后，用食物粉碎機(jī)粉碎至12 mm。污泥取自北京市高碑店污水處理廠經(jīng)脫水工藝處理后外運(yùn)處置的污泥餅。2種底物存貯于-18冰柜中備用。接種污泥取自無(wú)錫某啤酒廠厭氧反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)一個(gè)

8、月馴化后用于本試驗(yàn)。餐廚垃圾、污泥和接種污泥主要性質(zhì)如表1所示。 1.2 試驗(yàn)方案試驗(yàn)在1L 的厭氧反應(yīng)裝置中進(jìn)行，發(fā)酵底物的TS 為12%，溫度為（351），接種污泥與發(fā)酵底物的TS 比值為41?；旌系孜镏胁蛷N垃圾與污泥的TS 比分別為600（K ）、5010（A ）、4515（B ）、3030（C ）、256農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2011年ToledoDelta320型pH 計(jì)測(cè)定；SCOD 、TCOD 測(cè)定采用5B-1（C ）型COD 快速測(cè)定儀，其中SCOD 經(jīng)15 000 r/min離心15 min后取上清液測(cè)定。沼氣采用酸化至pH 值為2分析項(xiàng)目 餐廚垃圾 污泥 接種污泥的飽和NaCl 溶

9、液體積置換法測(cè)定16。碳水化合物含量采TS/% 87.6 21.1 19.717用甲醛離心法提取后，再用苯酚-硫酸法測(cè)定，以葡萄VS/% 83.8 10.8 7.2VS/TS/% 95.6 51.3 36.6 糖作為標(biāo)準(zhǔn)物。蛋白質(zhì)含量通過(guò)測(cè)定凱氏氮再乘以6.257脂肪含量采用Bligh-Dyer 方法18提取后，在TCOD/% 94.6 24.7 21.5 計(jì)算得到。70.2 10.0 碳水化合物/VS/% 80下干燥后采用重量法測(cè)定。 15.1 52.8 蛋白質(zhì)/VS/% VFAs 的質(zhì)量濃度采用氣相色譜法測(cè)定。色譜條件如10.8 2.8 脂肪/VS/% 下：FID 檢測(cè)器；CP-WAX 5

10、7CB毛細(xì)管柱（30 m注：TS 為總固體，VS 為揮發(fā)性固體，TCOD 為總化學(xué)需氧量，單位%為質(zhì)0.25 mm0.25 m，美國(guó)Varian 公司）；采用一階程序升量百分比，下同。溫，初溫80，保持3 min，后以15/min的速率升至210，保持2 min；進(jìn)樣室和檢測(cè)器的溫度都設(shè)為250?？?545（D ）、1050（E ）和060（K ），主要性質(zhì)酸的質(zhì)量濃度為各單酸的質(zhì)量濃度之和。CH 4含量采用氣見(jiàn)表2所示。同時(shí)以接種污泥做空白對(duì)照，每個(gè)試驗(yàn)重相色譜法測(cè)定。色譜條件如下：填充柱：ProParkQ ，0.3 cm 復(fù)2次，取平均值。所有數(shù)據(jù)扣除空白對(duì)照樣后進(jìn)行后200 cm，508

11、0目；柱溫：50；檢測(cè)器：TCD ；檢測(cè)續(xù)的處理與分析。器溫度：90；進(jìn)樣口溫度：40；載氣：氦氣；電流：1.3 分析方法70 mA。 TS 與VS 含量采用重量法測(cè)定；pH 測(cè)定采用Mettler-表1 餐廚垃圾、污泥及接種污泥的主要性質(zhì)Table 1 Characteristics of food waste, excess sludge andinoculum表2 餐廚垃圾與污泥混合原料的主要性質(zhì)Table 2 Characteristics of co-substrate of food waste and excess sludge at various mixing ratios分

12、析項(xiàng)目混合原料中餐廚垃圾與污泥TS 比600（K ） 5010（A ） 4515（B ） 3030（C ） 1545（D ） 1050（E ）12.0 15.912.0 13.4 7.12 49.2 28.3 8.012.0 11.0 7.12 33.1 38.4 5.9060（K ）12.0 8.512.0 10.1TS/% 12.0 12.0 TCOD/% 18.4 pH 值 碳水化合物/VS/% 蛋白質(zhì)/VS/% 脂肪/VS/%16.7VS 比 57.380 47.815.13 43.037.69 28.6915.39 14.3423.08 9.5625.64 030.777.18 7.

13、16 7.14 70.2 64.3 61.0 15.1 18.8 20.8 10.8 10.09.67.12 7.15 26.4 10.0 42.6 52.8 5.02.82 結(jié)果與討論2.1 原料比例對(duì)沼氣日產(chǎn)率及甲烷體積分?jǐn)?shù)的影響餐廚垃圾與污泥聯(lián)合厭氧發(fā)酵TS 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%時(shí)，原料比例對(duì)沼氣日產(chǎn)率和甲烷含量隨時(shí)間變化的影響如圖1所示。由圖可見(jiàn)，原料比例不同，沼氣日產(chǎn)率的變化在整個(gè)發(fā)酵期間亦呈現(xiàn)明顯的差異。當(dāng)?shù)孜镏胁蛷N垃圾含量較高時(shí)，沼氣日產(chǎn)率呈現(xiàn)先快速上升，而后迅速下降，最后隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降的過(guò)程。產(chǎn)氣高峰皆發(fā)生于發(fā)酵前5 d，最高的沼氣日產(chǎn)率分別為34 mL/(gVSd（K

14、 ）、48 mL/(gVSd（A ）和51 mL/(gVSd（B ）。當(dāng)污泥含量占較高比例時(shí)，沼氣日產(chǎn)率在發(fā)酵前25 d多為上下起伏波浪狀變化，之后逐漸下降直至發(fā)酵結(jié)束，產(chǎn)氣的高峰期多出現(xiàn)在第1025 d。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中最高的沼氣日產(chǎn)率分別為50 mL/(gVSd（C ）、32 mL/(gVSd（D ）、33 mL/(gVSd（E ）和26 mL/(gVSd（K ）。原料比例對(duì)沼氣日產(chǎn)率變化的影響可能是由餐廚垃圾與污泥中有機(jī)質(zhì)生物降解性的差異所引起的。餐廚垃圾富含的有機(jī)質(zhì)成分多易降解4；而在污泥中的大多數(shù)大分子有機(jī)質(zhì)較難降解，其逐級(jí)降解為小分子物質(zhì)的過(guò)程為整個(gè)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷代謝過(guò)程的限速步驟7

15、,19，當(dāng)大分子有機(jī)質(zhì)水解、產(chǎn)酸的速率與產(chǎn)甲烷速率不能保持平衡時(shí)，則造成沼氣日產(chǎn)率呈現(xiàn)上下起伏狀的變化。同時(shí)，原料比例的不同，餐廚垃圾與污泥高固體濃度聯(lián)合厭氧發(fā)酵時(shí)間也有所不同。污泥所占比例不低于50%（C 、D 、E 和K ）的混合底物厭氧發(fā)酵時(shí)間相比于以餐廚垃圾為主（K 、A 和B ）的底物延長(zhǎng)了10 d，它們分別約為35 d和25 d。這可能是由于污泥中難降解有機(jī)質(zhì)成分含量較高，主要為胞內(nèi)大分子物質(zhì)等19，而細(xì)胞壁天然屏障的作用造成胞內(nèi)大分子的消耗速率較其他的有機(jī)質(zhì)更為緩慢20，從而導(dǎo)致發(fā)酵周期延長(zhǎng)。但與污泥單獨(dú)厭氧發(fā)酵相比較，餐廚垃圾和污泥聯(lián)合厭氧發(fā)酵從產(chǎn)氣開(kāi)始至結(jié)束這一過(guò)程更為短暫，

16、說(shuō)明污泥中添加餐廚垃圾進(jìn)行高固體濃度聯(lián)合厭氧發(fā)酵可縮短發(fā)酵時(shí)間。甲烷含量在原料比例不同時(shí)也出現(xiàn)明顯差異。以餐廚垃圾為主時(shí)，甲烷含量在發(fā)酵前10 d逐漸上升，穩(wěn)定至發(fā)酵第15天后開(kāi)始逐漸下降。最高甲烷體積分?jǐn)?shù)分別為42.6%（K ）、56.0%（A ）和57.6%（B ）。而污泥含量占較高比例時(shí)，甲烷含量在發(fā)酵前5 d迅速上升，達(dá)50%后緩慢提高，最終穩(wěn)定在70%左右。最高甲烷體積分?jǐn)?shù)分別為70.1%（C ）、72.3%（D ）、79.8%（E ）和78.7%（K ）。甲烷含量隨著污泥比例的增加而增加，這是因?yàn)榈?0期 趙云飛等：餐廚垃圾與污泥高固體聯(lián)合厭氧產(chǎn)沼氣的特性257圖1 不同原料比例下

17、沼氣日產(chǎn)率及甲烷體積分?jǐn)?shù)隨發(fā)酵時(shí)間的變化Fig.1 Variations of biogas production rate and methane content variations during high-solids anaerobic co-fermentation at various mixingratios of food waste and excess sludge污泥中有機(jī)質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，與碳水化合物和脂肪相比，這與Heo 等11蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的沼氣中甲烷含量最高21。以餐廚垃圾與污泥液態(tài)聯(lián)合厭氧發(fā)酵研究結(jié)果相似。 2.2 原料比例對(duì)發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)氣性能的影響餐廚垃圾與污泥高

18、固體濃度聯(lián)合厭氧發(fā)酵結(jié)束時(shí)，累積沼氣產(chǎn)氣率隨原料比例的變化如圖2a 所示。餐廚垃圾與污泥比例由600到3030時(shí)，累積沼氣產(chǎn)率從174 mL/gVS增加為612 mL/gVS，但當(dāng)污泥的含量繼續(xù)提高時(shí)，累積沼氣產(chǎn)率卻逐漸下降，至比例為060時(shí)，累積沼氣產(chǎn)率降為306 mL/gVS。最高累積沼氣產(chǎn)率出現(xiàn)在餐廚垃圾與污泥混合比例為3030時(shí)，相較于餐廚垃圾與污泥單獨(dú)厭氧發(fā)酵，分別提高了2.5倍和1倍。這與Heo 等和El-Mashad 等研究結(jié)果不一致，他們研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)以餐廚垃圾和污泥或餐廚垃圾和牛糞低固體濃度聯(lián)合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣時(shí)，最高的累積沼氣產(chǎn)率卻為以餐廚垃圾為主的混合發(fā)酵底物11,22。這主要

19、是因?yàn)橐圆蛷N垃圾為主的高固體濃度厭氧發(fā)酵相較于低固體濃度更易抑制產(chǎn)甲烷過(guò)程，見(jiàn)2.3分析。 在原料不同比例條件下，累積沼氣產(chǎn)率在高固體濃度聯(lián)合厭氧發(fā)酵過(guò)程中的變化亦出現(xiàn)差異，如圖2b 。當(dāng)以餐廚垃圾為主時(shí)，累積沼氣產(chǎn)率的快速增長(zhǎng)分別出現(xiàn)在發(fā)酵前15、17和20 d，之后變化趨于平緩。餐廚垃圾與污泥的TS 比為3030（C ）時(shí)，累積沼氣產(chǎn)率在發(fā)酵前28 d始終處于直線上升的變化，之后保持相對(duì)穩(wěn)定。而以污泥為主時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)累積沼氣產(chǎn)率在發(fā)酵前12 d緩慢上升，但隨后至第25天卻快速提高，在發(fā)酵后期累積沼氣產(chǎn)率的變化逐漸趨于平緩。這些結(jié)果表明，添加適量的餐廚垃圾可促進(jìn)污泥中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為沼氣的速率

20、。原料中餐廚垃圾和污泥比例的不同，碳水化合物、蛋白質(zhì)與脂肪等有機(jī)質(zhì)含量也不同，從而影響混合發(fā)酵底物中總有機(jī)質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)甲烷效率（biodegradability ，BDA ）。BDA 可以由公式（1）23-24計(jì)算獲得:YBDA （%）=e 100 （1）Y t式中，Y e 表示實(shí)際甲烷產(chǎn)率（Experimental methane yield，258農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2011年Y e ，mL/gVS），Y t 表示理論甲烷產(chǎn)率（Theoretical methane yield ，Y t ，mL/gVS）。 由表3可知，餐廚垃圾與污泥比例為3030（VS 比為1.86）時(shí)，BDA 達(dá)76.9%

21、，皆高于其他原料比例。此外，此原料比例亦可明顯提高VS 及TS 的去除率，分別達(dá)63.6%和55.5%。這可能是因?yàn)橄啾容^于其他比例，餐廚垃圾與污泥比例為3030時(shí)，更有效地改善了混合發(fā)酵底物的營(yíng)養(yǎng)成分，從而促進(jìn)了厭氧混合菌群的生長(zhǎng)及代謝活性1,26。2.3 原料比例對(duì)厭氧發(fā)酵過(guò)程抑制的影響前人研究發(fā)現(xiàn)過(guò)高的VFAs 濃度可抑制厭氧微生物菌并可能造成pH 值下降27。群，特別是產(chǎn)CH 4菌群的活性，餐廚垃圾與污泥高固體濃度聯(lián)合厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣結(jié)束后VFAs 濃度和pH 值如表4所示。表4 餐廚垃圾與污泥聯(lián)合厭氧發(fā)酵結(jié)束后VFAs 和pH 值 Table 4 VFAs concentration a

22、nd pH value after high-solidsco-fermentation of food waste and excess sludge餐廚垃圾與污泥混合物料TS 比分析項(xiàng)目60050104515 3030K ）（A ）（B ） （C ） （D ）（E ）（K ）11.84.4311.1 3.0 3.4 3.0 2.3 4.82 6.95 7.237.257.333.83VFAs/(gL-1 13.6pH 值圖2 不同原料比例下累積沼氣產(chǎn)率的變化Fig.2 Variation of cumulative biogas yield during high

23、-solidsanaerobic co-fermentation若有機(jī)質(zhì)以分子式C a H b O c N d 表示，并假設(shè)它完全生物降解轉(zhuǎn)換為CO 2和CH 4，則有機(jī)質(zhì)完全降解過(guò)程可用方程式（2）11表示：Ca H b O c N d +1/4(4a-b -2c+3dH2O 1/8(4a+b-2c -3dCH 4+1/8(4a-b+2c+3dCO2+dNH3 （2） 從而，理論甲烷產(chǎn)率Y t 為25： 1/8(4a +b 2c 3d 22. 41000Y t =mLCH 4/gVS （3）12a +b +16c +14d根據(jù)前人的研究結(jié)果，碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪分子式可分別表示為C 6H

24、 10O 5、C 5H 7O 2N 和C 57H 104O 625，則他們的理論甲烷產(chǎn)率分別是415 mL/gVS、496 mL/gVS和1 014 mL/gVS。結(jié)合表2中混合底物的有機(jī)成分含量，計(jì)算獲得不同比例條件下的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)甲烷效率，如表3。表3 餐廚垃圾與污泥聯(lián)合厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣性能比較Table 3 Anaerobic efficiency of high-solids co-fermentation offood waste and excess sludge at various mixing ratios餐廚垃圾與污泥混合物料TS 比分析項(xiàng)目600 5010 45153030 1

25、545 1050060（K ） （A ） （B ）（C ） （D ） （E ）（K ）由表4可知，當(dāng)混合底物以餐廚垃圾為主時(shí)，發(fā)酵結(jié)束后pH 值顯著降低了23個(gè)單位，此時(shí)VFAs 濃度分別達(dá)13.6 g/L（K ）、11.8 g/L（A ）和11 .1g/L（B ），這說(shuō)明以餐廚垃圾為主的混合底物進(jìn)行TS 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的高固體濃度厭氧發(fā)酵過(guò)程易導(dǎo)致酸的累積，從而抑制產(chǎn)甲烷過(guò)程；而當(dāng)以污泥為主時(shí)，雖然VFAs 在發(fā)酵過(guò)程中最高達(dá)到9.8 g/L，但結(jié)合圖1發(fā)現(xiàn)甲烷含量保持相對(duì)穩(wěn)定，且pH 值在發(fā)酵前后變化量為0.2個(gè)單位，表明產(chǎn)甲烷過(guò)程并未受到明顯的抑制。這是因?yàn)橐晕勰酁橹鞯幕旌习l(fā)酵底物含有

26、大量的蛋白質(zhì)，其降解、釋放并轉(zhuǎn)化形成的銨可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為碳酸氫銨，不僅提高了堿度，而且增強(qiáng)了系統(tǒng)的緩沖能力27。此外，污泥本身的堿度較高，這可中和產(chǎn)生的部分VFAs 8。3 結(jié) 論1）原料比例可影響沼氣日產(chǎn)率在整個(gè)發(fā)酵期間的變化。當(dāng)?shù)孜镏胁蛷N垃圾含量較高時(shí)，沼氣日產(chǎn)率呈現(xiàn)先快速上升，而后迅速下降，最后隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降的過(guò)程，發(fā)酵前5 d為產(chǎn)氣高峰階段，甲烷含量在整個(gè)發(fā)酵期間低于60%。當(dāng)以污泥為主時(shí)，沼氣日產(chǎn)率在發(fā)酵前25 d呈上下起伏波浪狀變化，之后逐漸下降直至發(fā)酵結(jié)束，發(fā)酵過(guò)程中甲烷含量于發(fā)酵前5 d迅速上升至50%，之后緩慢提高并穩(wěn)定在70%左右，且污泥比例越大沼氣中甲烷含量越高

27、。2）累積沼氣產(chǎn)率隨污泥在混合底物中比例的提高呈先上升后下降的變化。當(dāng)餐廚垃圾與污泥二者比例為3030時(shí)，累積沼氣產(chǎn)率達(dá)最高值，為612 mL/gVS。與餐廚垃圾或污泥單獨(dú)厭氧發(fā)酵相比較，分別提高了2.5倍和1倍。此外，在3030原料比例條件下，累積甲烷產(chǎn)率、生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)甲烷效率和VS 去除率分別為327Y e /(mLg-1VS -1 40 65 93 327 276 236 214 Y t /(mLg-1VS -1 475 461 453 425 387 371 332BDA/% 出料VS/% 出料TS/% VS 去除率/% TS 去除率/%8.5 14.0 20.5 76.9 71.4 6

28、3.664.68.7 7.2 7.1 3.2 3.0 2.8 2.6 9.3 8.4 8.7 5.4 6.3 7.2 7.3 23.9 32.5 30.2 63.6 60.5 61.022.9 30.2 27.5 55.5 47.1 40.357.138.9注：Y e 為實(shí)際甲烷產(chǎn)率，Y t 為理論甲烷產(chǎn)率，BDA 為生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)甲烷效率。第10期 趙云飛等：餐廚垃圾與污泥高固體聯(lián)合厭氧產(chǎn)沼氣的特性259mL/gVS、76.9%和63.6%。3）混合底物中以餐廚垃圾為主時(shí)，厭氧發(fā)酵過(guò)程易導(dǎo)致VFAs 的累積，pH 值降低23，產(chǎn)甲烷過(guò)程受到顯著抑制。污泥所占比例的上升可明顯緩解這種抑制作用。參

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