餐廚垃圾與污泥聯(lián)合兩步厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸階段條件優(yōu)化試驗(yàn)_龔詠梅_

1、第30卷第4期2011年4月環(huán)境化學(xué)ENVIRONMENTAL CHEMISTRYVol30，No4April 20112010年4月27日收稿*重慶市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(CSTC ，2008AC7013 及西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院“光炯創(chuàng)新基金”2008年資助通訊聯(lián)系人，E-mail :zxlswueducn餐廚垃圾與污泥聯(lián)合兩步厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸階段條件優(yōu)化試驗(yàn)*龔詠梅1木曉麗1趙秀蘭1，2(1西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶，400716; 2教育部三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶，400715摘要以污水處理廠活性污泥為接種物，以餐廚垃圾為發(fā)酵底物進(jìn)行兩步厭氧發(fā)酵產(chǎn)

2、氣試驗(yàn)，考察了產(chǎn)酸階段初始pH 值、溫度及發(fā)酵物的預(yù)處理方法對(duì)兩步發(fā)酵產(chǎn)氣的影響結(jié)果表明，產(chǎn)酸階段的初始pH 值以50最佳，氣體的累計(jì)產(chǎn)氣量最大，為1369mL g 1TVS ，產(chǎn)酸階段的溫度以65 最佳，產(chǎn)氣的累計(jì)產(chǎn)氣量最大，為7435mL g 1TVS熱預(yù)處理的累計(jì)產(chǎn)氣量高于酸處理、堿處理，為17238mL g 1TVS ，分別是酸預(yù)處理和堿預(yù)處理的185倍及165倍關(guān)鍵詞兩步厭氧發(fā)酵，城市污泥，餐廚垃圾餐廚垃圾包括家庭、食堂及餐飲行業(yè)等產(chǎn)生的食物加工下腳料(廚余 和食物殘余(又稱泔腳 1由于其含水率和有機(jī)物含量較高，餐廚垃圾在存放、收集、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中極易在較短時(shí)間內(nèi)腐爛發(fā)臭和滋生蚊蠅等，不

3、但給人們帶來(lái)了感官上的刺激，還極大地污染了周圍環(huán)境我國(guó)城市餐廚垃圾年產(chǎn)生量超過(guò)6000萬(wàn)噸，產(chǎn)生量龐大，對(duì)其處理尤為迫切另一方面，餐廚垃圾含有高濃度的生物可降解有機(jī)化合物，在城市固體垃圾中是具有優(yōu)勢(shì)的可再生資源2，而厭氧發(fā)酵過(guò)程是從有機(jī)垃圾中高效再生能量的技術(shù)之一，是簡(jiǎn)單有效地減少和穩(wěn)定有機(jī)垃圾的生物技術(shù)手段3采用厭氧發(fā)酵工藝對(duì)其進(jìn)行處理，不僅能減輕餐廚垃圾對(duì)環(huán)境的危害，還可產(chǎn)生人類需要的能源，是餐廚垃圾處理的理想方法4厭氧消化分為水解、酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)酸及產(chǎn)甲烷4個(gè)階段，所謂兩步厭氧發(fā)酵工藝(又稱兩相厭氧發(fā)酵工藝 ，是將前2個(gè)階段作為產(chǎn)酸過(guò)程，后2個(gè)階段作為產(chǎn)氣過(guò)程，在2個(gè)獨(dú)立的處理單元中各自形

4、成產(chǎn)酸發(fā)酵微生物和產(chǎn)氣發(fā)酵微生物的最佳生態(tài)條件，產(chǎn)酸菌在第一個(gè)單元中將底物諸如碳水化合物轉(zhuǎn)化為氫氣、二氧化碳和揮發(fā)性脂肪酸，氣體被排出后揮發(fā)性脂肪酸(VFAs 進(jìn)入第二個(gè)單元，進(jìn)一步被產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳5，使兩單元分別發(fā)揮最大的代謝能力，避免了傳統(tǒng)的單項(xiàng)厭氧發(fā)酵工藝中微生物之間和代謝產(chǎn)物對(duì)微生物的抑制作用，從而使整個(gè)工藝達(dá)到最好的處理效果6該工藝自問(wèn)世以來(lái)，已廣泛應(yīng)用于釀酒、制糖、淀粉加工、飲料生產(chǎn)和造紙等工業(yè)廢水的處理7，在生物制能，特別是有機(jī)物的厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣方面也進(jìn)行了研究與實(shí)踐Ahlem 8等使用奶酪乳清作為發(fā)酵底物進(jìn)行兩步發(fā)酵試驗(yàn)，氣體產(chǎn)生量超過(guò)反應(yīng)器容積10倍，其中甲烷含量

5、高于70%鄭明霞9等以蔬菜廢物作為發(fā)酵底物進(jìn)行兩步批式厭氧消化產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，采用兩步批式厭氧發(fā)酵工藝，蔬菜廢棄物產(chǎn)氣量是常規(guī)批式厭氧發(fā)酵工藝的9倍，最高甲烷體積分?jǐn)?shù)可達(dá)839%可見(jiàn)兩步厭氧發(fā)酵工藝有利于提高容積負(fù)荷率，減小反應(yīng)器容積，增加運(yùn)行穩(wěn)定性7本研究利用污水處理廠脫水污泥與餐廚垃圾聯(lián)合進(jìn)行兩步發(fā)酵，考察了產(chǎn)酸階段初始pH 值、溫度及預(yù)處理對(duì)產(chǎn)氣的影響，為餐廚垃圾及污泥資源化處理提供技術(shù)支撐1材料與方法11菌種制備產(chǎn)酸階段接種物:取重慶市某污水處理廠經(jīng)機(jī)械脫水的活性污泥泥餅，過(guò)125mm 篩除大顆粒雜質(zhì)產(chǎn)氣階段接種物:取上述菌種置于水浴鍋內(nèi)于100 加熱15min 后獲得12試驗(yàn)材料

6、餐廚垃圾取自西南大學(xué)楠園學(xué)生食堂，剔除其中的骨頭等硬物后用食物粉碎機(jī)將其粉碎至2mm 左右活性污泥取自重慶市某污水處理廠的脫水污泥，去除大顆粒雜質(zhì)餐廚垃圾與污泥的基本特性如表1所示餐廚垃圾和活性污泥按7030 的比例混合，作為產(chǎn)酸階段發(fā)酵物表1餐廚垃圾與污泥基本特性(%Table 1The basic characteristics of food residue and sewage sludge工業(yè)分析(重量 含水率揮發(fā)性固體灰分元素分析(干基C N P 餐廚垃圾7297762623744385155034污泥855948235177407656904913試驗(yàn)裝置及方法131試驗(yàn)裝置試驗(yàn)

7、裝置如圖1所示，主要由發(fā)酵瓶、集氣瓶、量筒和恒溫箱等部分組成采用1000mL 廣口瓶作為發(fā)酵瓶，用鉆有輸氣孔的橡膠塞封口，使用玻璃導(dǎo)管和橡膠軟管導(dǎo)氣集氣瓶與發(fā)酵瓶構(gòu)成相同，后接1000mL 量筒構(gòu)成集氣裝置工作過(guò)程為:發(fā)酵物與接種物混合后裝入裝置1中進(jìn)行產(chǎn)酸階段發(fā)酵，產(chǎn)酸穩(wěn)定后將上清液(酸液 傾倒入裝置2，置于恒溫箱中進(jìn)行產(chǎn)氣階段發(fā)酵發(fā)酵產(chǎn)生的氣體經(jīng)導(dǎo)氣管輸入集氣瓶，通過(guò)將飽和食鹽水排入量筒進(jìn)行體積計(jì)量 圖1試驗(yàn)裝置示意圖Fig1Schematic132實(shí)驗(yàn)方法(1 產(chǎn)酸階段不同初始pH 值對(duì)兩步厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響在裝置1中分別加入100g 產(chǎn)酸階段發(fā)酵物，用去離子水稀釋至500mL ，調(diào)節(jié)發(fā)

8、酵液初始pH 值分別為50、60、70、80，用氮?dú)獯得?min 后在室溫厭氧條件下進(jìn)行水解酸化根據(jù)類似研究4，9，酸化階段穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)上清液pH 值至70，將酸液轉(zhuǎn)入裝置2中，并與20g 接種物充分?jǐn)嚢杌旌?，用氮?dú)獯得?min ，在350 恒溫遮光厭氧環(huán)境下進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氣，其間不斷晃動(dòng)發(fā)酵瓶使酸液與接種物充分混合，并定時(shí)測(cè)定產(chǎn)氣體積(2 產(chǎn)酸階段不同反應(yīng)溫度對(duì)兩步厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響調(diào)節(jié)裝置1產(chǎn)酸階段發(fā)酵物初始pH 值為50(為上一試驗(yàn)中獲得的最適pH 值 ，置于25 、35 、65 恒溫水浴中，在厭氧條件下進(jìn)行酸化，其余操作同上(3 不同預(yù)處理方法對(duì)兩步厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響預(yù)處理方法設(shè)酸處理、堿

9、處理和熱處理三種酸處理即將廚余垃圾和活性污泥在pH 值為50的條件下浸泡24h ; 堿處理即將廚余垃圾和活性污泥在pH 值為90的條件下浸泡24h ; 熱處理即將廚余垃圾和活性污泥在60 的條件下用去離子水浸泡24h將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的廚余垃圾和污泥按7030 的比例混合作為產(chǎn)酸階段發(fā)酵物裝入發(fā)酵裝置1，調(diào)節(jié)初始pH 值為50，置于65 (溫度影響試驗(yàn)中獲得的最適溫度 水浴中，于厭氧環(huán)境下進(jìn)行酸化其余操作同上14分析方法總固體(TS 、揮發(fā)性固體(VS 和含水率分別按照城市生活垃圾采樣和物理分析方法(CJ /T303995 、城市污水處理廠污泥檢驗(yàn)方法(CJ /T2212005 ，以烘干法測(cè)定; p

10、H 值采用PHS-3C 型酸度計(jì)測(cè)定; 氣體體積采用排飽和食鹽水法收集氣體，測(cè)量排出水體積確定產(chǎn)氣體積; COD 使用重鉻酸鉀法測(cè)定; VFA 濃度使用蒸餾法測(cè)定; 還原糖濃度使用DNS 法測(cè)定2結(jié)果與討論21產(chǎn)酸階段不同初始pH 值對(duì)兩步發(fā)酵產(chǎn)氣的影響根據(jù)末端代謝產(chǎn)物可將發(fā)酵過(guò)程的代謝類型分為丁酸發(fā)酵、丙酸發(fā)酵、乙醇發(fā)酵和混合酸發(fā)酵等10，初始pH 是影響厭氧發(fā)酵過(guò)程最重要的因素之一，可通過(guò)調(diào)控厭氧發(fā)酵污泥中微生物的種群比例及微生物體內(nèi)的代謝途徑而影響發(fā)酵代謝類型此外pH 值還使發(fā)酵產(chǎn)物以不同形態(tài)存在，形成不同程度的產(chǎn)物抑制效應(yīng)，影響水解酸化階段產(chǎn)物的產(chǎn)量和組成11不同初始pH 值條件下酸化

11、階段發(fā)酵液pH 值及COD 變化情況如圖2所示酸化階段發(fā)酵液pH 值在前12h 迅速降低，24h 到36h 時(shí)又有升高的趨勢(shì)，COD 的變化趨勢(shì)與pH 值趨于一致，說(shuō)明酸化階段在發(fā)酵開(kāi)始12h 內(nèi)，發(fā)酵底物中的大分子物質(zhì)經(jīng)過(guò)水解生成易溶于水的小分子物質(zhì)，隨著水解過(guò)程的進(jìn)行，產(chǎn)生大量VFA 和乙醇等酸化產(chǎn)物，而24h 到36h 之間可能由于存在優(yōu)勢(shì)菌種的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致反應(yīng)體系中的部分酸被消耗，更加準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)折時(shí)間有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)研究酸化階段最終pH 值都呈酸性，數(shù)值差異不明顯，但有隨著初始pH 值的增加而提高的趨勢(shì) 圖2不同初始pH 條件，發(fā)酵液pH 值和COD 的變化Fig2pH and COD

12、change in the acidification phase with different initral pH values由于產(chǎn)氣階段是微生物利用酸化階段產(chǎn)生的VFA (包括乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸等 產(chǎn)生生物氣體的過(guò)程，酸化階段產(chǎn)物類型、組成比例及產(chǎn)生量直接關(guān)系到下一階段的產(chǎn)氣量本試驗(yàn)對(duì)酸化階段穩(wěn)定后各系統(tǒng)VFA 產(chǎn)生量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如圖3所示產(chǎn)酸階段初始pH 值為50的系統(tǒng)VFA 產(chǎn)量最高，其次是初始pH 值為80的系統(tǒng)，而初始pH 值偏中性(60、70 的系統(tǒng)VFA 產(chǎn)量反而不高，說(shuō)明偏酸和偏堿的初始環(huán)境較利于產(chǎn)酸菌生成代謝產(chǎn)物本研究出現(xiàn)的“中低兩高”現(xiàn)象與聶艷

13、秋12等對(duì)酸化發(fā)酵初始pH 值對(duì)乙酸產(chǎn)量影響的研究結(jié)果一致，說(shuō)明乙酸發(fā)酵過(guò)程可能在本試驗(yàn)中占優(yōu)勢(shì)產(chǎn)酸階段不同初始pH 值條件下產(chǎn)氣階段累計(jì)產(chǎn)氣量隨時(shí)間的變化如圖4所示在產(chǎn)氣的前9h ，產(chǎn)酸階段初始pH 值為80的系統(tǒng)累計(jì)產(chǎn)氣量最高，初始pH 值為50的系統(tǒng)最低，9h 之后，各系統(tǒng)產(chǎn)氣量都不同程度升高，其中初始pH 值為50的產(chǎn)氣量增幅最大產(chǎn)氣80. 5h 后，累計(jì)產(chǎn)氣量最高的是初始pH 值為50的系統(tǒng)，產(chǎn)氣量為1369mL g 1TVS ，其次是初始pH 值為80的系統(tǒng)，產(chǎn)氣量為12. 39mL g 1TVS ，初始pH 值為60的系統(tǒng)，產(chǎn)氣量為1096mLg 1TVS ; 產(chǎn)氣量最小的是初始

14、pH 值為70的系統(tǒng)，產(chǎn)氣量?jī)H為993mLg 1TVS累計(jì)產(chǎn)氣量的分布與酸化階段穩(wěn)定后VFA 產(chǎn)量分布一致 圖3酸化階段不同初始pH 條件VFA 產(chǎn)生情況Fig3VFA production with different initial pH in the acidificationphase圖4酸化階段初始pH 值對(duì)累計(jì)產(chǎn)氣量的影響Fig4Effect of initial pH value in the acidification phase on the cumulative gas yield22產(chǎn)酸階段不同溫度對(duì)兩步發(fā)酵的影響消化溫度不僅影響甲烷的產(chǎn)生，還影響其含量，在一定范圍內(nèi)氣體

15、的產(chǎn)生量是隨溫度的升高而增加的13一般微生物存在一個(gè)最適的溫度范圍，為達(dá)到較好的產(chǎn)氣效果，酸化階段與產(chǎn)氣階段的發(fā)酵溫度是不同的在酸化階段控制溫度，將對(duì)系統(tǒng)中微生物的生長(zhǎng)速率及活性產(chǎn)生影響，從而造成酸化產(chǎn)物種類及組成比例的不同，產(chǎn)氣細(xì)菌利用這些酸化產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，最終導(dǎo)致累計(jì)產(chǎn)氣量的差異不同溫度條件下酸化階段pH 值及COD 變化情況如圖5所示，從圖5中可看出，恒定的溫度控制使系統(tǒng)穩(wěn)定性增加，導(dǎo)致pH 值與COD 在36h 內(nèi)持續(xù)下降65 條件下的系統(tǒng)最終pH 值與COD 都明顯高于室溫和中溫條件下系統(tǒng)的最終pH 值劉榮厚14等在對(duì)蔬菜廢棄物沼氣發(fā)酵特性的研究中得出，在高溫(55 條件下產(chǎn)酸菌占據(jù)

16、了相對(duì)優(yōu)勢(shì)，生長(zhǎng)旺盛，酸化產(chǎn)生的有機(jī)酸消耗較少，系統(tǒng)的pH 值維持在較室溫和中溫(35 更低的水平但本次試驗(yàn)結(jié)果與此不符，可能與本試驗(yàn)高溫條件的溫度更高，以及發(fā)酵底物的成分差異有關(guān) 圖5不同溫度下，酸化階段pH 值和COD 的變化Fig5pH and COD change in the acidification phase at different temperatures酸化階段穩(wěn)定后各系統(tǒng)VFA 產(chǎn)生量如圖6所示酸化階段溫度為65 的系統(tǒng)，VAF 產(chǎn)量高于其它兩系統(tǒng)，且變化比控制酸化階段初始pH 值時(shí)更明顯，說(shuō)明高溫有利于微生物發(fā)酵產(chǎn)生酸性物質(zhì)，且溫度對(duì)酸化階段優(yōu)勢(shì)微生物的生理活動(dòng)的影響

17、較初始pH 值大但需注意VAF 的產(chǎn)生情況并不符合最終pH 值的分布，可能與產(chǎn)酸階段末期產(chǎn)氨菌大量活動(dòng)，蛋白質(zhì)分解和脫氨作用的強(qiáng)烈進(jìn)行使pH 值上升有關(guān)，而高溫條件下氨化菌活性更高，溫度與氨化率基本呈正相關(guān)關(guān)系，產(chǎn)生的堿性物質(zhì)使系統(tǒng)的緩沖能力增強(qiáng)，在一定程度上消除了VFA 對(duì)微生物的抑制作用，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定15產(chǎn)酸階段不同溫度對(duì)兩步發(fā)酵累計(jì)產(chǎn)氣量的影響如圖7所示產(chǎn)酸階段溫度為25 的系統(tǒng)，產(chǎn)氣啟動(dòng)時(shí)間為21h ，35 的系統(tǒng)產(chǎn)氣啟動(dòng)時(shí)間為10h 左右，而65 的系統(tǒng)在6h 之前已啟動(dòng)產(chǎn)氣; 從產(chǎn)氣持續(xù)時(shí)間來(lái)看，25 的系統(tǒng)產(chǎn)氣持續(xù)24h ，35 的系統(tǒng)產(chǎn)氣持續(xù)35h ，而65 的系統(tǒng)產(chǎn)氣持續(xù)了

18、57h ; 從累計(jì)產(chǎn)氣量看，3個(gè)溫度條件下系統(tǒng)的產(chǎn)氣量分別為1711mL g 1TVS 、1965mL g 1TVS 和74. 35mL g 1TVS表明隨產(chǎn)酸階段溫度的提高，產(chǎn)氣啟動(dòng)時(shí)間變短，持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)，累計(jì)產(chǎn)氣量也隨之明顯增高可見(jiàn)產(chǎn)酸階段溫度的影響較大，高溫(65 能夠更加明顯提高產(chǎn)氣階段累計(jì)產(chǎn)氣量但因在實(shí)際應(yīng)用中還要考慮高溫發(fā)酵的熱能消耗和管理成本，故其應(yīng)用不如中溫發(fā)酵普遍 圖6酸化階段不同溫度條件VFA 產(chǎn)生情況Fig6VFA production at different temperaturs in the acidificationphase圖7酸化階段溫度對(duì)累計(jì)產(chǎn)氣量的影響F

19、ig7Effect of temperature in the acidification phaseon the cumulative gas yield23發(fā)酵物的不同預(yù)處理方式對(duì)兩步發(fā)酵的影響預(yù)處理可使產(chǎn)酸階段發(fā)酵物中的纖維素、木質(zhì)素等遭到破壞，轉(zhuǎn)化為易被微生物所利用的有機(jī)物，提高發(fā)酵基質(zhì)中還原糖含量，降低COD 濃度，并且還可以去除部分有毒物質(zhì)，減少其對(duì)菌種生長(zhǎng)的不利影響，提高發(fā)酵物的利用率，從而使產(chǎn)酸發(fā)酵的啟動(dòng)更加迅速，有利于產(chǎn)生更多的酸化產(chǎn)物用于產(chǎn)氣階段的發(fā)酵16本試驗(yàn)采用酸處理、堿處理、熱處理3種方法分別處理發(fā)酵物，處理后發(fā)酵物還原糖含量見(jiàn)表23種方法預(yù)處理后發(fā)酵物中還原糖含量分

20、別提高至初始含量的1754%、1734%和2412%，以熱處理提高幅度最大，表明熱處理是一種更為有效地預(yù)處理方法表2預(yù)處理前后發(fā)酵物還原糖含量比較Table 2Comparison of the content of reducing sugar before and after pretreatment酸處理堿處理熱處理初始含量/(gL 1 142173233處理后含量/(gL 1 249300562處理效率/%175417342412發(fā)酵物經(jīng)不同方式預(yù)處理后酸化階段pH 值及COD 變化情況如圖8所示各種預(yù)處理方法間發(fā)酵液的pH 值在酸化階段的12h 后出現(xiàn)差異，表現(xiàn)為熱處理低于酸處理和堿

21、處理，但酸堿預(yù)處理間的差異不大發(fā)酵液的COD 變化則與pH 變化不同，表現(xiàn)為熱處理高于酸堿處理 圖8不同預(yù)處理酸化階段pH 值和COD 的變化Fig8pH and COD change in acidification phase after different pretreatment酸化階段穩(wěn)定后反應(yīng)產(chǎn)生的VFA 如圖9所示，熱處理發(fā)酵液VFA 含量分別高于酸處理與堿處理4期 龔詠梅等: 餐廚垃圾與污泥聯(lián)合兩步厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸階段條件優(yōu)化試驗(yàn) 861 15 98 mg L 1 和 16 29 mg L 1 這是由于熱處理更為有效地降解了發(fā)酵物中的大分子物質(zhì)， 并且高溫更 好地去除了與產(chǎn)酸菌形成

22、競(jìng)爭(zhēng)的其它菌種， 或是抑 制 了 它 們 的 生 長(zhǎng)， 提 高 了 產(chǎn)酸 菌 活性， 提 高 了 酸化產(chǎn) 物的產(chǎn)量， 這也可能是熱處理酸化階段穩(wěn)定后發(fā)酵液 pH 低于酸堿處理的原因 產(chǎn)酸階段發(fā)酵物不同預(yù)處理方法對(duì)累計(jì)產(chǎn)氣量的影響如圖 10 所示 發(fā)酵物經(jīng)酸處理與 堿 處理 的 系 1 統(tǒng)在 7 0 h 后才 開(kāi) 始 快 速 產(chǎn) 氣， 產(chǎn) 氣 持 續(xù) 時(shí) 間 均 為 84 h， 累 計(jì) 產(chǎn) 氣 量 分 別 為 93 03 mLg TVS 和 103 94 mL g 1 TVS， 4 5h 以 后 累 計(jì) 產(chǎn) 氣 量 明 顯 增多， 而熱處理的 系 統(tǒng) 產(chǎn) 氣 啟 動(dòng) 較 快， 累計(jì)產(chǎn)氣量為 1

23、172 38 mL g TVS， 產(chǎn)氣開(kāi)始 91 h 后繼續(xù)產(chǎn)氣 335 mL， 而此時(shí)發(fā)酵物經(jīng)酸處理與堿處理的系統(tǒng)已停止 產(chǎn)氣 最終累計(jì)產(chǎn)氣量大小順序?yàn)闊崽幚?堿處理 酸 處理 由 此 可 知， 熱處理發(fā)酵 物 得到了 最 佳 的產(chǎn) 氣效果， 這主要是因 為 相 對(duì) 于 其 它 兩 種 預(yù) 處理， 熱處理 使 產(chǎn)酸 階段 得到了 更 多 的 可 用 于 產(chǎn) 氣 的 物 質(zhì) ( 圖 9 圖9 發(fā)酵物不同預(yù)處理方法各系統(tǒng) VFA 產(chǎn)生情況 VFA production with different pretreatment methods of substrate 圖 10 Fig 10 發(fā)酵物

24、預(yù)處理對(duì)累計(jì)產(chǎn)氣量的影響 Effect of pretreated sewage in acidification phase on the cumulative gas yield Fig 9 3 結(jié)論 產(chǎn)酸階段 的 初 始 pH 值 對(duì) 后 續(xù) 產(chǎn) 氣 階段有 顯 著 影響， 初 始 pH 值為 5 0 時(shí)， 累 計(jì) 產(chǎn) 氣 量 最 大， 為 1 13. 69 mL g TVS， 是產(chǎn)酸階段最佳初始 pH 值 g 1 產(chǎn)酸階段的溫度對(duì)后續(xù)產(chǎn)氣階段也有顯著影響， 溫度為 65 時(shí)， 累計(jì)產(chǎn)氣量最 大， 為 74 35 mL TVS， 是產(chǎn)酸階段最佳溫度 g 1 TVS， 發(fā)酵物經(jīng)熱處理 得到

25、 的 累 計(jì) 產(chǎn) 氣 量 高 于 酸 處理、 堿 處理， 為 172 38 mL 是 酸 處理 的 1 85 倍， 是堿處理的 1 65 倍 從產(chǎn)氣量看， 最佳的聯(lián)合兩步發(fā)酵產(chǎn)氣條件應(yīng)為熱處理發(fā)酵物， 產(chǎn)酸階段初始 pH 值為 5 0 ， 溫 度為 1 65 ， g TVS 累計(jì)產(chǎn)氣量為 172 38 mL 參 考 文 獻(xiàn) 1 袁玉玉，曹先艷，牛東杰，等 廚余垃圾特性及處理技術(shù) J 環(huán)境衛(wèi)生工程， 2006 ， 12 ( 6 : 46-49 2 Wang H T，Nie Y F Municipal solid waste characteristics and management J Air

26、 Waste Manage Assoc， 2001 ， 51 : 251-272 3 Yoshiyuki Ueno，Masahiro Tatara，Hisatomo Fukui，et al Production of hydrogen and methane from organic solid waste by phaseseparation of anaerobic process J Bioresource Technology， 2007 ， 98 : 1861-1865 4 徐葳，馮磊，Bernhard Raninger，等 廚余垃圾厭氧消化制取甲烷的影響因素研究 J 可再生能源，

27、2008 ， 26 ( 6 : 66-71 5 Zhu Heguang，Stadnyk Aaron， Beland Michel， et al Coproduction of hydrogen and methane from potato waste using a twostage anaerobic digestion processJ ，Bioresource Technology， 2008 ， 99 : 5078-5084 6 李國(guó)學(xué) 固體廢物處理與資源化 M 北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社， 2005 : 473 7 陳堅(jiān)，童曉慶 兩相厭氧工藝的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用 J 環(huán)境科技， 20

28、09 ， 22 ( 4 : 65-69 8 Ahlem Saddoud， Ilem Hassari， et al Anaerobic membrane reactor with phase separation for the treatment of cheese whey J Bioresource 862 Technology， 2006 ( 10 : 1016 環(huán) 境 化 學(xué) 30 卷 9 鄭明霞，李秀金，李來(lái)慶，等 蔬菜廢物兩步批式厭氧消化產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)研究 J 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2007 ， 34 ( Suppl : 12-15 10 任南琪，劉敏，王愛(ài)杰，等 兩相厭氧系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷相有

29、機(jī)酸轉(zhuǎn)化規(guī)律 J 環(huán)境科學(xué)， 2003 ， 24 ( 4 : 89-95 11 呂凡，何品晶，邵立明，等 pH 值對(duì)易腐有機(jī)垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)物分布的影響 J 環(huán)境科學(xué)， 2006 ， 27 ( 5 : 991-997 12 聶艷秋，劉和，堵國(guó)成 等 初始 pH 值對(duì)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸 / 耗氫產(chǎn)乙酸兩段耦合工藝定向生 產(chǎn)乙酸的影響 J 生 物 工 程 報(bào)，2007 ， 23 ( 4 : 686-691 13 Chae K J，Am Jang，Yim S K The effects of digestion temperature and temperature shock on the biogas y

30、ields from the mesophilic J Bioresource Technology， 2008 ， 99 : 1-6 anaerobic digestion of swine manure 14 劉榮厚，王遠(yuǎn)遠(yuǎn)，孫辰 溫度對(duì)蔬菜廢棄物沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣特性的影響 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2009 ， 40 ( 9 : 116-121 15 房景燕，付永勝，朱杰，等 UASB 處理畜禽廢水的氨化率研究 J 污染防治技術(shù)， 2007 ， 20 ( 5 : 20-23 16 宋慶彬，李愛(ài)民，鞠茂偉，等 廚余與污泥聯(lián)合發(fā)酵不同預(yù)處理產(chǎn)氫特性研究 J 可再生能源， 2008 ， 12 ( 6 :

31、 62-65 OPTIMIZATION OF THE ACIDOGENIC PHASE OF TWO STAGE ANAEROBIC FERMENTATION PROCESS FOR BIOGAS PRODUCTION FROM KITCHEN RESIDUE AND SEWAGE SLUDGE GONG Yongmei1 MU Xiaoli1 2 ZHAO Xiulan1， ( 1 College of Resources and Environment，Southwest University，the Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment of Chongqing，C