餐廚垃圾特性及厭氧消化產(chǎn)沼性能研究

1、北京化工大學碩士學位論文餐廚垃圾特性及厭氧消化產(chǎn)沼性能研究姓名：劉曉英申請學位級別：碩士專業(yè)：環(huán)境科學與工程指導教師：李秀金；劉廣青20100602摘要餐廚垃圾特性及厭氧消化產(chǎn)沼性能研究摘要餐廚垃圾是含水率、有機物含量均很高的固體廢棄物，餐廚垃圾的大量產(chǎn)生已 經(jīng)成為環(huán)境污染的重要方面，作為餐廚垃圾的處理方法，厭氧消化與傳統(tǒng)方法相比 不僅可以使垃圾得到減量化，還可以產(chǎn)生清潔能源沼氣。本文首先對北京市餐廚垃 圾的產(chǎn)生及處理狀況進行了調(diào)研，得出北京市餐廚垃圾的產(chǎn)量及產(chǎn)生特征、目前的 處理方式與處理成本等定性和定量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)和結(jié)果表明餐廚垃圾目前大部分直接 進入垃圾填埋廠或違規(guī)用作畜禽飼料。因此，利用

2、厭氧消化生產(chǎn)沼氣的處理方式是 非常必要的。本文對餐廚垃圾的特性進行了分析，結(jié)果顯示三餐廚余性質(zhì)變化較明顯，早餐 廚余除可溶性糖及鹽的含量較高外其余各項指標均低于午餐和晚餐。不同季度的餐 廚垃圾性質(zhì)并沒有明顯的差異，5/丁5均維持在7 0 0 / 0,8 0 %左右，總氮的含量維持在2 0/0 ,3 %之間，各種有機物中可溶性總糖最高，其次是脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素。本文旨在利用厭氧消化對餐廚垃圾進行處理，在中溫條件下對不同V S濃度的 餐廚垃圾在調(diào)節(jié)與不調(diào)節(jié)p H兩種條件下進行批式產(chǎn)氣研究，結(jié)果表明在不調(diào)節(jié)p H條件下最高有機物濃度可達到259Vs?L 1,在209VS?LJ獲得最高的產(chǎn)氣率9 3

3、 8. 6 mL ? gVS一。在調(diào)節(jié)pH的條件下，最高有機物濃度可 達到459VS?L 1,在169Vs ?L. 1獲得最高的產(chǎn)氣率9 9 1. 0 m L? g V S，而且調(diào)節(jié)p H后甲烷含量均有不同程度的提高。同時還對不同污泥 接種量對產(chǎn)氣性能的影響進行研究，結(jié)果表明F/M比為0. 3 6時不僅縮短了反 應時間而且獲得很好的產(chǎn)氣效果。I北京化工大學碩上學位論文在批式反應的基礎(chǔ)上還利用C S TR反應器對連續(xù)進料的餐廚垃圾進行了單相 序批式厭氧產(chǎn)氣性能分析，并對比了不同水力停留時間對其的影響，結(jié)果得出在水 力停留時間固定在3 0天的條件下最高負荷率可以達到2 . 7 5 9 Vs ? L

4、 1 / d，最佳負荷為2.259VS ?Lq.d.l,產(chǎn)氣率達到7 8 7.0 mL ? g V S o ? d . 1 ,而固定進料濃度情況下最高負荷只能達到2 . 5 9 V S ? L q. d. 1,在2. 25gVS J d。產(chǎn)氣率最高，達到7 2 3. 9 mL ? gVS 1. d 1。因此隨著負荷的提高，要保證足夠的水力停留時間，否則 較高的負荷將超過微生物的分解能力而導致系統(tǒng)失穩(wěn)。關(guān)鍵詞：餐廚垃圾沼氣厭氧發(fā)酵HAB S TRACTSTUDYoNCHARACTERISTICSANDANAERoBIC DIGESTIONPERFORM【ANCEoFKITC H ENWA S T

5、 EA B S TRACTK i tchenwas teas t h e m a i ncomponen tofmun i c ipalwas tewi thhighmoi sturea ndh i gh o rgan i chasbecomeoneo f thekeyen vironmentalproblemsi d e r e damostpro g t h i s k i n d otowas te rproduct i onandtreatedfirst1y,dataonkiteristicdi n e d . Therem o s t o f k ii 1 1 e d o r f o

6、 rThereford i g e s t i o snecessaryi m p o r t a n h e n w a s tewi weredeterm.Anae robm isinga1f wastedueductiono n.Thekim entinBeq u a 1 i tattchenwasi s p o s a 1 ws u 1 t s s h otchenwasf e e d i n g 1e , a n a e r on t r e a t m e andt . T h e c h a ththreem i n e d , thei c d i g e s t it e r

7、 n a t i v eeandcleanetchenwas ti j i n g w a s ii veandquateproduct aysandcos w e d t h a tt e W a s d i r e i v e s t o c k ib i cn t o f k i t c hracteriste a 1 s a n d f o r e s u 1 t s i nonwasconsforhandinn e r g yeproduct i nvestigat n t i t a t i v eioncharact wereattac t1y1andf1 legal 1 y .

8、e nwastewai csofkitcurseasons dicatedthatthreekindsofkitchenwas teshoweds i g ni f i c a n t d i f f ee n c e s . V S/T S, C, N, c r u d e p ro t e i n a n s t e w e r e h i 1 e t h e e r e h i g h r t e r s h a nature,d c r u d e f 1 o w e r t h content e r . Kite d n o s i g n V S/T S m aa t o f b

9、 r e a n 1 u n c h o f s o 1 u b h e n w a s t i f i c a n t i n t a i n ea k f a s t k a n d d i n n 1 e s u g a r e i n d i f f d i f f e r e d a t 7 0 % Ii t c h e n w a e r w a s tew a n d s a 1 t w erentqua n c e i n t h e I I北京化工大學碩上學位論文80%, totalni t rogencontentwasbetwee n2%and3%. T h e t o

10、t a 1 solublesugarwasthem o s t i n a 1 1 theoran i ccompounds, f o 1 1 o w e d b y f a t s , proteins, f i b e r .Thi sart ic leevaluatedthebatchfermen tat i o n o fdi f fe rentVSconcent rat ionki tchenwast e w i t h a n d w i t h o u t p Hadj ust ionat35o C. Theresul tsshowedth atmaximumoraganicco

11、ncentrationcal 1 r e ach 259Vs ?L. Iwi thoutpHadj ust ionandhig hestbiogasyield938. 6 mL ? gVS。1wasach i evedat209VS ?L1. Itcanreach4 59VS? L. Iwi thpHadj ust ionand? gVthehighestbiogasyieldwas991. 0mLSatl 69Vs ? L-l. Methanecontenth entextentsw f d i f f e r e n t erobicdige d . A p p r o p r i ort

12、enthere gasproducta a d e e n i ni t h p H a d j inoculum s t i o n p e r a t e i n o c u a c t i o n t i ion.creaseainu s t i o n . T h p r o p o r t i o formancew 1 u m ( F/M= O meandobtat h e d i f f e reeffectso nontheanaa s s t u d i e.3 6) c a n s hi n g o o d b i oCSTRdi ges torwas i nt roduc

13、edtoevalueo ne phaseanaerobicdigestionperformanc e o f c o n t i n u o u s f e e d k i tchenwas teandimpa c t o f d i fferentHRTwas s tudi 6d. Themax imuml oadi ngratecanreach2. 759Vs?L. 1. d. 1. whenHRTwas3 0 d, t h e o p t imalbiogasgenerat i o n w a s 7 8 7. OmL? gVS i 7 d 1at2.25gVS? Lq. dl. whe

14、nthefeedconcentrat ionwas f ixed, 2. 59V S?L. l?d. Iwasachievedasthehighest load ingratewhilethehighestbiogasyieldwas 7 2 3.9m L ? g V S 1 d lat2. 259Vs? L 1d . Astheloadingrate i n c r e a s e d , adequa t eHRTWa s nee de dtoensureenoughmi c ro organi sms forde compos t ingorganicmatters. KEYWORDS:

15、 kitchenwaste, biog a s , anaerobicdigest ion符號說明KWH UTSRTTSVSCSTRTAN, n (NT C TN刪COD符號說明K i tchenwas t eSludgeCompletelystirredtankreactorT 0 t a 1 a m m o n i a n i t r o g e nT 0 t a 1 k j e d g h 1 n i t r o g e nTOtalcarbonTotalnitrogenV o 1 a t i lefattyacidsChemi ca 1 oxygendemand)(11餐廚垃圾水力停留

16、時間污泥停留時間總固體揮發(fā)性固體完全混合式反 應器氨氮凱氏氮總碳總氮揮發(fā)性脂肪酸化學需氧量北京化工大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工 作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體 己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均己在 文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。作者簽名：疊J噬日期：關(guān)于論文使用授權(quán)的說明.! o t o .萬.2學位論文作者完全了解北京化工大學有關(guān)保留和使用學位論文的規(guī)定，即：研 究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬北京化工大學。學

17、校有權(quán)保留并 向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤，允許學位論文被查閱和借閱；學 ?？梢怨紝W位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復制手段 保存、匯編學位論文。保密論文注釋：本學位論文屬于保密范圍，在上年解密后適用本授權(quán)書。非保 密論文注釋：本學位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。作者簽名：引監(jiān)日期：皇！也：蘭導師簽名：.耋烏鎏 豐.日期：z左二詹！之第一章緒論1 . 1概述第一章緒論隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展和城市化進程的加快，我國的城市生活垃圾的產(chǎn)生量 迅速增加。目前中國有1/3的城市被垃圾所包圍，垃圾累積堆存量達6 0多億 噸，侵占土地7 5萬畝，嚴重污染了地下水。2

18、0 0 5年，中國城市生活垃圾清運 量為1. 56xl08t, 2 0 0 7年達到1 . 7 7 x 1 0 8 t ,生活垃圾無害化 處理率為6 2 %【1】【2 1。隨著生活水平的上升，中國城市生活垃圾的組分發(fā) 生了明顯的改變，城市生活垃圾中的有機成分與無機成分分別以每年7 %左右的比 例遞增與以1 0 %左右的比例遞減。大城市的一些小區(qū)生活垃圾中有機物干基比例 能達到9 0%o目前，城市生活垃圾中含水率高、易腐熟的廚余垃圾的含量越來越 高，據(jù)調(diào)查全國七個城市的廚余垃圾平均含量達到5 2.6% (見表1 . 1) 1 31 : 4 1 o表1 - 1各主要大城市生活垃圾產(chǎn)量及餐廚垃圾比例

19、Tablel ISol idwastedai Ivproduct iona ndrateofki tchenwasteinseveral 1 a r g e c i ties -日產(chǎn)生活垃圾量日產(chǎn)餐廚垃圾餐廚垃圾所占比例城市(t)(t)(%). 2餐廚垃圾性質(zhì)及其危害餐廚垃圾也稱泊腳廢棄物，是居民在生活消費過程中必然產(chǎn)生的一種極易腐爛 變質(zhì)的剩飯、剩菜，也是生活垃圾主要組成部分，主要產(chǎn)生于居民日常生活、高校 及企事業(yè)食堂、各種酒店餐館等，其主要成分為米飯、面食類殘余物、肉類、蔬 菜、骨頭、雞蛋皮、西瓜皮等。隨著我國經(jīng)濟水平及人民生活水平的提高，各種飯店酒樓的規(guī)模越來越大，人 們的生活習慣也發(fā)生

20、一定的變化，餐廚垃圾的產(chǎn)生量已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢， 我國每年餐廚垃圾的產(chǎn)量已經(jīng)達到9 0 0 0萬噸，北京、上海、廣州等大城市的餐 廚垃圾日產(chǎn)量均超過1 0 0 0 t 5 1。韓國的日產(chǎn)餐廚垃圾已達到1 3 0 0 0 t ,占生活垃圾的2 7% t 6 1。日本每年的生活垃圾(包括商業(yè)垃圾)的總量為 5 0 0 0萬t ,其中餐廚垃圾為2 0 0 0萬t ,占北京化工大學碩上學位論文生活垃圾總量的4 0% t r 1 o目前世界上任何一個城市都面臨著垃圾處理的 問題，餐廚垃圾的產(chǎn)生和處理也是當前需要解決的一大難題。在日本、德國等發(fā)達 國家，垃圾分類工作做的很好，因此減輕了后續(xù)垃圾處理的

21、負擔，在我國，垃圾分 類工作目前還沒有切實落實，尤其是餐廚垃圾大部分混入生活垃圾，導致了處理的 難度，因此餐廚垃圾的處理處置應該作為一項艱巨的任務來執(zhí)行。餐廚垃圾主要有以下幾個特點：(1)含水率高，餐廚垃圾的含水率一般都能達到8 0%/ ，90%,因此 流動性大，運輸不便，非常容易滲漏，熱值較低，處理方法不當容易產(chǎn)生二次污 染。(2)有機物含量高，如粗脂肪、粗蛋白等有機物含量高，富含N、P、K、 C a及各種微量元素18 1,開發(fā)利用潛力大。(3)餐廚垃圾中油、鹽的含量較高，在進行處理時要綜合考慮該因素，以防 出現(xiàn)油、鹽的抑制或資源化產(chǎn)品的利用率低等問題。(4)餐廚垃圾在常溫下就很容易腐爛變質(zhì)

22、，容易滋生病菌，引起各種疾病。 鑒于以上特點，餐廚垃圾的危害主要體現(xiàn)在以下幾方面：(1)影響市容及人居環(huán)境；首先是餐廚垃圾本身的性狀會影響人的視覺和嗅 覺，另外垃圾在處理過程中容易產(chǎn)生臭氣、污水等污染環(huán)境。(2)餐廚垃圾被用做飼料來喂養(yǎng)家畜，由于餐廚垃圾極易腐爛，在運輸及儲 存過程中產(chǎn)生大量的毒素及病菌，被用于家畜飼料后會直接影響到人類的健康。(3)廢棄廚余垃圾中實用油的危害，每年有2 0 0萬/ 3 0 0萬噸地溝 油返回餐桌，會引起食物中毒甚至致癌。如最近討論熱烈的地溝油問題，據(jù)報道，地溝油中含有大量的毒素，一旦食 用，則(4)餐廚垃圾中的廢棄油脂及固體殘渣若排入下水道，則會造成堵塞，污

23、染環(huán)境。由此可見餐廚垃圾就是放錯了地方的資源，若對其進行有效處理，不僅可以回 收能源，還能減少一定的環(huán)境壓力。1 . 3餐廚垃圾的管理現(xiàn)狀隨著餐廚垃圾的數(shù)量增長及社會對餐廚垃圾處理即資源化利用關(guān)注度的提高， 各省市地區(qū)已經(jīng)對餐廚垃圾的管理采取了一系列的措施，制定了相關(guān)的制度及政 策。上海市2 0 0 5年4月1日起正式施行上海市餐廚垃圾處理管理辦法，其 中對餐廚垃圾的收運、處置及資金管理的主要措施進行了詳細的規(guī)定。北京市從2 0 0 6年1月日起開始實行北京市餐廚垃圾收集運輸管理辦法，同時制定了 餐廚垃圾車技術(shù)條件【9】o目前，我國的餐廚垃圾管理還處于起步階段，還存在一些問題，例如(1)收 集

24、2第一章緒論無序，處理不規(guī)范；一般的小餐館或家庭產(chǎn)生的垃圾都直接混入生活垃圾或混 入污水中進入下水道，大型餐館的垃圾即用于養(yǎng)豬等，還有最近熱議的地溝油問題 均是處理不規(guī)范的表現(xiàn)；（2）法規(guī)滯后，執(zhí)法困難【10；由于餐廚垃圾產(chǎn)生 量大，涉及的范圍較廣，一般的政策法規(guī)很難面面俱到，加之監(jiān)督力度不夠，導致 執(zhí)行困難。針對以上現(xiàn)狀，我國的餐廚垃圾要形成一套完整的處理體系，還需從宣 傳、法律法規(guī)、市場、試點工程建設(shè)等方面進行改革與實施。1 . 4餐廚垃圾的處理技術(shù)現(xiàn)狀目前我國城市生活垃圾的處理方法主要是填埋、堆肥、焚燒，其比例分別是7 9. 2%、18. 8%、2 %。當前我國已經(jīng)有1 0多個城市建立了

25、餐廚垃圾處理 站，終端產(chǎn)品大多為飼料、有機肥、可燃氣等，就北京市而言，目前有朝陽高安 屯、通州董村、海淀六里屯、大興南宮4座餐廚垃圾處理廠，餐廚垃圾處理能力1 200t?d-o200 5年上地街道建成首座餐廚垃圾資源化集中處理站，對 轄區(qū)內(nèi)2 7家餐廳產(chǎn)生的3 t多泊水進行高速高溫微生物處理【11】。國內(nèi)外主 要的處理技術(shù)包括物理處理、填埋、堆肥、焚燒、厭氧消化等常用處理技術(shù)，還有 一些現(xiàn)代廢物資源化技術(shù)。1 A. 1常用處理技術(shù)物理處理即不對餐廚垃圾的性質(zhì)做任何改變，直接進行破碎并采用水力沖刷將 粉碎后的廚余垃圾排入污水管道與污水一起進入處理系統(tǒng)。該方法主要用于歐美等 國家，方法操作簡單，成

26、本較低，但進入污水處理系統(tǒng)不僅用水量增大，不適合大 規(guī)模餐廚垃圾的處理處置。餐廚垃圾生化處理機有消滅型和資源型兩種，前者是對垃圾進行原地消納，后 者是利用高效的菌種對餐廚垃圾進行快速堆肥或厭氧發(fā)酵，將垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿匣蚩?燃氣。日本在1 9 9 3年研制出M S-N4 0和M S . N 3 1兩種廚房垃圾處理 機，34h可以處理0. 7kg垃圾02。在我國最早都是采用國外的技 術(shù)及商品，近年來國內(nèi)開始自主研發(fā)，如江蘇某制造有限公司自行研制處理機，但 處理技術(shù)的成熟度還有待提甜13】。填埋法是一種投資少、易操作，可以生產(chǎn)含腐殖質(zhì)較高的有機肥料，實現(xiàn)廢物 的無害化與資源化的方法，但減容少、占地大，

27、造成資源的浪費及生活垃圾中營養(yǎng) 價值的損失，而且放出大量的溫室氣體污染環(huán)境，產(chǎn)生的滲濾液不僅會污染地下 水，而且造成土壤的污染【14】。韓國從2 0 0 5年起就禁止填劃1 5 1。歐 盟、日本和美國等國家的有關(guān)政策，都提出了進一步限制進入填埋場垃圾有機物含 量的規(guī)定【1 6 J。堆肥即在人工控制條件下，利用自然界存在的微生物對餐廚垃圾中的有機物進 行氧化分解并趨于穩(wěn)定的過程。國內(nèi)外應用較多的是高溫機械堆肥，是采用高溫 嗜熱3北京化工大學碩上學位論文微生物對廚余垃圾進行發(fā)酵，發(fā)酵溫度高，速度快【1 s】。呂凡、何晶晶等 【19】研究餐廚垃圾在高溫好氧生物消化工藝下的控制條件優(yōu)化。最新發(fā)展起來

28、的蚯蚓堆肥法也得到廣泛的應用，是利用蚯蚓吞食餐廚垃圾中大量有機物質(zhì)，將有 機物轉(zhuǎn)化為自身或其他生物可以利用的營養(yǎng)物質(zhì)【2 0】。但含水率大的蔬菜、水 果、食堂和小區(qū)廚余等城市生活垃圾未經(jīng)預處理就不適合好氧堆肥，加上餐廚垃圾 的含鹽量較高使肥效降低，因此限制了堆肥產(chǎn)品的銷售及堆肥技術(shù)的發(fā)展。焚燒是通過高溫熱化學處理將垃圾燃燒成灰渣，灰渣再運到填埋場填埋。焚燒 法處理垃圾體積減少可達9 0%,周期短、占地少、有效消除病原菌，可回收熱量 和連續(xù)操作。但像廚余垃圾含水量大，熱值達不到燃燒所需的熱值(5 0 0 0 KJ ? k 9 1 )要求，而且燃燒法一次性投資大，運行費用高且產(chǎn)生S 0 2、NO

29、惡英、吠喃等有害氣體，因此焚燒法處理廚余垃圾存在投資大，尾氣排放受限制等 也難于廣泛應用【211。厭氧消化即在厭氧條件下垃圾中的有機物在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧 化碳。厭氧處理不僅節(jié)省了好氧處理中氧氣供應的費用，而且lOOOkgCOD 轉(zhuǎn)化成的甲烷相當于1 2 x 1 0 6 k j熱能【221。由于餐廚垃圾的含水率(1 5 %2 0%)為厭氧消化適合的范圍，不需要進行水分調(diào)節(jié)即可進行消化，且C/N比（1 0%2 5%）也處于厭氧消化最適范圍（2 0%3 0%）。關(guān) 于厭氧消化技術(shù)及工藝研究已經(jīng)逐步進入成熟階段，厭氧消化已經(jīng)成功的運用于各 國生活垃圾（包括餐廚垃圾）的處理中。美國在1 9

30、 7 9年建立了世界上第一個年 處理5 0 0 0 t的生活垃圾發(fā)酵實驗工廠，我國上海普陀垃圾綜合處理廠的厭氧發(fā) 酵采用VALORGA工藝，是世界上最大的垃圾厭氧處理廠。1.4.2其他資源化利用技術(shù)餐廚垃圾的處理及利用技術(shù)還有飼料化、生物制氫和可降解塑料等。飼料化是 將廚余垃圾進行粉碎后，經(jīng)過脫水、生物發(fā)酵、軟硬分離、滅菌后，將垃圾變?yōu)楦?熱量、高蛋白的飼料。鄒蘇煥【2 3】等利用多種酵母菌和霉菌對餐廚垃圾進行混 合發(fā)酵，篩選其中優(yōu)勢菌種并進行正交試驗驗證.但餐廚垃圾作為飼料的生產(chǎn)周期 較長，產(chǎn)品單一，且存在菌種管理的安全問題。2 0 0 3年1月1日實施的青島 市無規(guī)定動物疫病區(qū)管理辦法規(guī)定

31、，飼養(yǎng)動物不得使用賓館酒店廢棄的廚余沿 水、生活垃圾、過期變質(zhì)的廚余和飼料及國家禁止使用的動物源性飼料7 1。生物制氫是通過產(chǎn)氫發(fā)酵細菌的生理代謝對有機物進行發(fā)酵，與化學法制氫相 比，具有可再生性，有機物利用范圍廣，工藝簡單，易于操作，具有一定的發(fā)展?jié)?力1 2 4 1 251。有大量的研究分別針對葡萄彈、脂肪、蛋白質(zhì)進行了厭氧產(chǎn) 氫的機理探索261 27 281,以達到產(chǎn)氫率的提高并獲得產(chǎn)氫的過程 機理。但目前大部分的研究還集中在批式或小試階段，高效的產(chǎn)氫反應器及過程模 擬與控制還有待進一步研究?？山到馍锼芰现饕抢貌蛷N垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸合成聚乳酸作為可生物降 4第一章緒論解塑料的原料，

32、替代原有的難降解的以聚乙烯、聚丙烯等為主要成分的塑料， 不僅解決了廚余垃圾的處理問題，而且為塑料的生產(chǎn)開辟了條成本低、效益高的 途徑。但由于該技術(shù)成本較高，因此目前還難以達到工業(yè)化生產(chǎn)。餐廚垃圾的處理未來的發(fā)展方向也將是以 減量化無害化資源化”為原則, 開辟一條集收集、運輸、處理、再利用為一體的可持續(xù)發(fā)展道路，為我國的環(huán)境減 輕污染負荷，同時將有機物有效回收利用來替代化石燃料等的消耗。1. 5厭氧消化技術(shù)原理及影響因素1.5.1厭氧消化原理厭氧消化是有機物在無氧條件下，依靠兼性厭氧菌和專性厭氧菌的作用轉(zhuǎn)化成 甲烷和二氧化碳等，并合成自身細胞物質(zhì)的生物學過程，是實現(xiàn)有機固體廢物無害 化、資源化的

33、一種有效的方法。隨著厭氧微生物學的發(fā)展及厭氧消化過程的不斷研 究，厭氧消化的原理經(jīng)歷了兩階段理論、三階段理論及四階段理論三個發(fā)展過程， 其機理如圖1. 1,常被研究者利用的是三階段理論。.該理論是1 9 7 9年由M. P. Bryan t根據(jù)對產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌 的研究結(jié)果提出的。第一階段即產(chǎn)酸階段，垃圾中的有機物，如糖類、脂肪和蛋白 質(zhì)在產(chǎn)酸菌的作用下被分解成低分子物質(zhì)，這些物質(zhì)以揮發(fā)性脂肪酸為主，因此在 該階段pH值會下降；第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段，產(chǎn)甲烷菌并不能利用所有第一 階段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，而像長鏈脂肪酸和醇類需要再經(jīng)過產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用將其 轉(zhuǎn)化為可以被產(chǎn)甲烷菌利用的產(chǎn)物，第

34、三階段為產(chǎn)甲烷階段，前兩個階段產(chǎn)生的中 間產(chǎn)物在產(chǎn)甲烷菌的作用下被分解成甲烷和二氧化碳。在該階段中，由于大量的有 機酸被不斷轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳，同時系統(tǒng)中有NH4+的存在，使發(fā)酵液pH 值升高，所以該階段也稱為堿性發(fā)酵階段。厭氧消化實際上是一個具有不同功能的不同種微生物與污染物，在厭氧消化這 樣一個生態(tài)環(huán)境中共同生存、相互依賴、相互制約的生態(tài)平衡系統(tǒng)，是一個復雜的 生物化學過程。深刻的認識厭氧消化的各個階段的反應機理及影響因素有助于改進 和提高厭氧處理廢棄物的工藝。5北京化工大學碩士學位論文圖1 - 1厭氧消化有機廢棄物反應機理圖Fig. 1 IReac t ionschemeforanae

35、robicd igest ionoforganicmaterial2厭氧消化的優(yōu)點厭氧消化由于它較高的經(jīng)濟性和產(chǎn)能效益已經(jīng)引起越來越多的關(guān)注，在處理垃 圾放方面主要有以下幾個優(yōu)點：(1)厭氧消化不需要氧氣，可以減少動力消耗、節(jié)約能源、減少成本；(2)對有機負荷承受力強，反應器效能高，容積小，占地面積小，可降低基 建成本，又能達到很好的處理效果；(3)厭氧過程中沒有與氧相隨的微生物合成，因此剩余污泥量少，減少了處 置費用且生成的污泥較穩(wěn)定；(4)可以回收沼氣能源、降低污染負荷，同時也減少了溫室效應氣體的排放 量；(5)發(fā)酵殘留物可經(jīng)過滅菌等操作轉(zhuǎn)化為土壤添加劑或肥料，增加其經(jīng)濟效 益；6第一章緒

36、論總之，厭氧消化實現(xiàn)了 無害化、減量化與資源化m ,在生物質(zhì)有效利用方面 有著巨大的貢獻。1. 53厭氧消化影響因素1 . 5 . 3 . 1 p H 值p H值是影響餐廚垃圾厭氧消化的重要因素，p H值是通過影響微生物的活性 進而影響整個厭氧消化過程。在單相厭氧過程中，由于產(chǎn)酸與與產(chǎn)甲烷在同一反應 器中進行，一般p H值范圍在6 . 87 . 2之間最適合厭氧消化過程的進行。當 pH值過低時，會使產(chǎn)酸發(fā)生不可逆的抑制，從而影響整個消化過程。在兩相厭氧 消化過程中，酸化反應器中調(diào)節(jié)不同的pH值可選擇特定的產(chǎn)酸微生物種群，從而 控制產(chǎn)酸途徑及后續(xù)的產(chǎn)甲烷過程，p H值對產(chǎn)甲烷菌的生長繁殖有重要的

37、影響， 過高或過低的p H值將降低產(chǎn)甲烷菌的活性，甚至致其死亡。L a y等【2 9】發(fā)現(xiàn)對于以產(chǎn)甲烷為主要目的的厭氧過程來說，p H值為 6. 6到7. 8范圍內(nèi)，水分含量為9 0 %, ，9 6 %時的產(chǎn)甲烷速率較高，p H值低于6. 1或高于8. 3時，產(chǎn)甲烷效率會明顯下降甚至有可能會停止。尤其 在發(fā)酵初期，由于系統(tǒng)產(chǎn)生大量有機酸，若pH控制不好則會導致局部酸化，延長 發(fā)酵周期，進而破壞整個反應系統(tǒng)。張波【3 0 1通過間歇實驗研究了3種不同的 pH值調(diào)節(jié)方法（利用NaOH溶液調(diào)節(jié)初始進料pH到7 ,利用NaOH和Ca （OH） 2混合堿液每1 2 h調(diào)節(jié)p H到7和利用調(diào)節(jié)C/N比調(diào)節(jié)

38、p H到7）對 酸化產(chǎn)物的影響，該3種方法均能降低酸化產(chǎn)物中Na+的含量，但第3種方法獲 得最佳效果，一級水解速率常數(shù)達到0 . 1 9 9 d 1 ,乳酸濃度在很短時間內(nèi)達到 最高，而丙酸不是優(yōu)勢組分，對后續(xù)的產(chǎn)甲烷提供了充足的基質(zhì)。由于p H值能夠及時快速的反映厭氧反應器的的性狀，許多垃圾處理廠的實際 運行都通過監(jiān)測p H值來判斷厭氧消化的正常進行。1 . 5 . 3 . 2 溫度溫度對厭氧消化的影響主要體現(xiàn)在通過影響厭氧微生物體內(nèi)某些酶的活性，進 而影響微生物的生長代謝，另外還直接影響有機固體廢物在反應器內(nèi)的反應過程及 中間產(chǎn)物的形成過程。任一種微生物，在一定溫度范圍內(nèi)，其生長代謝及有機

39、物的 發(fā)酵速率均隨溫度的升高而加快，根據(jù)V an t H o f f定律，在一個嚴格的溫 度范圍內(nèi)，溫度每升高1 0C化學反應速度加快1倍，當超過某一最適溫度時，微 生物的代謝即隨溫度提高而迅速下降，有時系統(tǒng)還會出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的影響。有機固體廢棄物的厭氧消化一般在中溫（3 5 C）或高溫（5 5 C）下進行。 一般情況下，高溫反應要比中溫反應產(chǎn)生更多的能量，可以縮短有機物的停留時 問，對反應器的容積要求小，對有機廢物的降解和病原菌的殺滅更有效。甲烷菌對溫度的急劇變化非常敏感，即使溫度只降低2 C,也能立即產(chǎn)生不良影響，產(chǎn)氣下 降，溫度再次上7北京化工大學碩十學位論文升才又開始慢慢恢復其活性。另一

40、方面，如果溫度上升過快，當出現(xiàn)很大溫差 時會對產(chǎn)氣量產(chǎn)生不良影響。因此，厭氧發(fā)酵過程還要求溫度相對穩(wěn)定，一天內(nèi)的 變化范圍在2 C以內(nèi)為宜。Bouallagui 31等利用管狀反應器研究了水果及蔬菜垃圾的低 溫、中溫和高溫消化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高溫消化產(chǎn)氣比低溫和中溫消化的產(chǎn)氣量分別高出 1 4 4%和4 1 %。但高溫需要的動力要求高，反應也不穩(wěn)定，容易發(fā)生有機酸抑 制【32】。K. Komemoto等【33】分別在25、35、45、55、 6 5 C條件下研究了餐廚垃圾的水解和酸化效率，結(jié)果表明在3 5 C和4 5 C下可 以達到7 0 %和7 2 . 7 %的水解率，同時獲得較高的產(chǎn)氣率，而在高

41、溫條件下， 由于微生物的活性受到抑制，只有在早期有較高的水解率，停留時間較短，但產(chǎn)氣 率較低。1 . 5 . 3 . 3 C/N微生物的生長代謝不僅需要一定量的C和N,而且要保證一定的比例才能維持 正常的生命活動，主要通過影響微生物的生長繁殖及代謝產(chǎn)物的形成和積累而影響 產(chǎn)氣量，一般厭氧發(fā)酵適合的C/N比為1 3/1-2 8/1 ,適宜的C/N能促 進發(fā)酵底物中各種有機物的快速分解，并產(chǎn)生足夠的產(chǎn)甲烷底物，但不會造成積累 而導致發(fā)酵液酸化從而影響產(chǎn)甲烷菌的活性。若C/N過高，容易導致酸化，系統(tǒng) 緩沖能力差，C/N比過低時容易導致氨氮濃度提高而對消化過程產(chǎn)生抑制。有學 者對不同C/N比的豬糞和風

42、干稻草混合物料進行批式發(fā)酵研究，得出C/N比對 發(fā)酵啟動過程及產(chǎn)氣量的影響不大，但對啟動階段氣體中甲烷含量有較大影響，C /N比越高，甲烷含量越高，C/N比在2 8/1 3 8/1之間均能得到良好 的產(chǎn)氣效果，因此可以選用較高C/N比的接種物來提高啟動階段CH4含量，并 調(diào)節(jié)物料的C/N比為2 8/1 3 8/1 3 4 1。在有機物厭氧消化過程中，氮的平衡是非常重要的因素，進入消化系統(tǒng)的硝酸 鹽能被還原成氮氣存在于厭氧消化系統(tǒng)中。在微生物增長繁殖的同時只有少量的氮 被細胞利用，大部分可生物降解的有機氮被還原為消化液中的氨氮，在厭氧消化的 四種微生物中受氨氮抑制影響最大的是產(chǎn)甲烷菌。在厭氧消化

43、過程中，氨氮主要來 自與含氮有機物的降解及蛋白質(zhì)、氨基酸的分解，適量濃度的氨氮是必需的，但如 果其濃度過高就會快速抑制甲烷菌的活性.氨氮的抑制機制已經(jīng)被眾多研究者研 究，例如細胞內(nèi)pH的變化，能量需求的變化以及酶反應的抑制等f 3弓I。蔣建國等【36】研究了餐廚垃圾厭氧消化過程中氨氮濃度的變化及抑制情 況，當氨氮濃度在8 0 d達到1700mg? L- 1時就產(chǎn)生了對甲烷菌的抑制【3刀，產(chǎn)氣速率下降，從1 1 6 d， 1 2 6 d開始投加葡萄糖以提高料液的 碳氮比，氨氮濃度降低，系統(tǒng)逐漸進入穩(wěn)定，當氨氮濃度再次提高到3 0 0 0 m g ? L- 1時未發(fā)生抑制，這是長期馴化的結(jié)果。也有

44、研究表明當氨氮濃度達到4 0 5 1 5737mg ?L 1時，產(chǎn)酸菌幾乎不受影響但產(chǎn)甲烷菌已經(jīng)失去5 6.5 %的活性。在過去的研究中對于氨氮抑制對分解乙酸菌和氫營養(yǎng)型菌的影 響還存在不同8第一章緒論的觀尉3 8 1 ,有些人通過對比產(chǎn)氣率和微生物增長速度比較得出對乙酸分解 菌的抑制作用要比對氫營養(yǎng)型菌的抑制作用強，但也有研究學者認為乙酸分解菌對 高濃度氨氮的抵抗作用要比氫營養(yǎng)型菌高。. 5 . 3 . 5 堿度堿度是中和厭氧反應過程中產(chǎn)生的有機酸和維持系統(tǒng)p H穩(wěn)定的主要物質(zhì)，也 是厭氧反應器穩(wěn)定運行的重要參數(shù)。堿度通常分為總堿度和碳酸氫鹽堿度，總堿度 不能很好的反應厭氧體系的緩沖能力，部

45、分堿度即碳酸氫鹽堿度才能對系統(tǒng)中揮發(fā) 性有機酸的抑制效應進行監(jiān)控，真正的反應出系統(tǒng)的緩沖能力。也只有當碳酸氫鹽堿度達到一定的范圍時才能對有機酸的積累起到緩沖作用，因此在實際運行中要隨 時監(jiān)測系統(tǒng)中碳酸氫鹽堿度的大小。當系統(tǒng)中產(chǎn)生大量揮發(fā)性脂肪酸，超過堿度的 緩沖作用，體系的pH值將會迅速下降，產(chǎn)生產(chǎn)甲烷菌的抑制。有研究表明，堿度 對污染物的降解性能有很大影響。在厭氧處理印染廢水過程中，當堿度從3 0 0 0 r a g ? L 1降到5 5 0 mg ? L. 1時對C OD去除率沒有多大影響，當堿度 下降到2 5 0 r a g ? L- 1時C OD去除率從8 8 %下降到6 8J。. 5

46、 . 3 . 6預處理在厭氧消化之前對廚余垃圾進行預處理，不僅可以促進后續(xù)的厭氧消化過程， 而且可以減少成本，提高產(chǎn)氣率。常用的預處理方法主要有機械預處理、化學預處 理和生物預處理M。機械預處理主要是通過機械、熱的作用減小物質(zhì)的體積及分子 的復雜度，提高反應的接觸面積，如對原料進行切碎、粉碎。有研究表明將廚余垃 圾先在.2 0 C冷凍2 4 h再在2 5 C下解凍1 2 h ,可以提高酸化反應器中消化 液的可溶性COD濃度及VFA濃度，從而提高了產(chǎn)甲烷速率與效率【4 1】?；?學預處理是利用化學試劑對原料進行浸泡或酸/堿處理，該方法已經(jīng)成功的應用于 秸稈預處理，康佳麗等采用氫氧化鈉對麥秸進行固

47、態(tài)化學預處理，結(jié)果表明經(jīng)6 % 氫氧化鈉處理后的麥秸單位T S產(chǎn)氣量提高了4 9.9%,消化時間縮短了1 9 d。生物預處理即利用微生物的作用將原料在反應前進行水解使其更加容易降解， 可以提高后續(xù)厭氧處理的效率。潘亞潔等【4 2】提出利用白腐茵進行生物預處 理，制備容易被厭氧細菌發(fā)酵的降解液，提高產(chǎn)氣效率。S. Hasegawa等 從高溫反應器中分離出了能分解融化固體廢棄物的嗜溫微生物來處理污水污泥，沼 氣產(chǎn)量提高5 0%。.5.3. 7水力停留時間水力停留時間（HRT）是描述有機物在反應器內(nèi)反應的時間。對于固定的反 應器容積，HRT越大，廢棄物的反應時間越長，HRT越小廢棄物處理的時間越 短

48、，但會引起負荷過高而導致反應失敗。根據(jù)不同的底物，單相連續(xù)厭氧反應器的 水力停留時間一般在2 0 d左右，兩相厭氧反應系統(tǒng)中，各相的水力停留時間在21 0 d左右。B. Rincon 43等研究了橄欖枝固體廢棄物單相厭 氧中停留時間的影響，有機負荷和停留時間分別在0 . 8-11. 0 9 COD ? L -110 8 -7 1 7大，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲烷產(chǎn)率最高為1 . 7 L ? d，有9北京化工大學碩士學位論文機負荷和停留時間分別為9.29COD?L 1和17天。當負荷大于9. 29COD?L 1,停留時間為小于1 7天時，系統(tǒng)開始不穩(wěn)定，最后到反 應失敗。. 5 . 3 . 8接種量接種污泥是

49、為厭氧消化系統(tǒng)提供微生物，接種物的數(shù)量和質(zhì)量對厭氧消化的產(chǎn) 氣性能及系統(tǒng)穩(wěn)定性有很重要的影響，若接種物濃度較低，可供利用的微生物數(shù)量 太少，產(chǎn)甲烷菌需要一個富集的過程，由于產(chǎn)酸速度要比產(chǎn)甲烷快，容易造成酸積 累。當接種量過大時，反應器的容積要求較高，則成本增加。并且接種物增大后在 一定的營養(yǎng)條件下，微生物達到一定數(shù)量后營養(yǎng)的相對缺乏會導致生存競爭，從而 降低了微生物的活性。一般接種污泥是料重的2 0 。3 0%LE較好，并且隨 著固體含量的提高接種量也應提甜州。Nai lathambi在研究不同接種量對一種草料降解的影響時也發(fā)現(xiàn)氣 體產(chǎn)量隨接種量的提高而提高f 4 5 1。也有研究證明接種量的

50、不同將影響厭氧消 化的反應效率，采用不同TS濃度和不同接種量在5 5 c下進行批式實驗研究，結(jié) 果表明TS濃度為2 0%,結(jié)種率為3 0 %的效果最好，甲烷產(chǎn)率達到4 9 0 mL ? g V S4 6 1。馬磊掣4 7 研究了 6種不同接種量對餐廚垃圾高溫厭氧消 化的影響，結(jié)果表明總量6 0 0 9的條件下，6 0 0 9餐廚垃圾，5 4 0 9餐廚垃 圾與6 0 9接種物，4 8 0 9餐廚垃圾與1 2吧接種物，4 2 0 9餐廚垃圾與1 8 0 9接種物，3 6 0 9餐廚垃圾與2 4 0 9接種物，3 0 0 9餐廚垃圾與3 0 0 9 接種物這6個不同的比例中，4 8 0 9與1 2

51、 0 9接種物的比例產(chǎn)氣效果最好，另 外各項過程指標如T S、V S、C O D去除率均達到最高。污泥的含水率也會影響 厭氧消化過程，F(xiàn) u j 1 s h 1 m a等研究了脫水污泥厭氧消化過程中含水率的影響，當進入反應器中的污泥的含水率由9 7. O%降到8 9. O%時，有機固體的 去除率由4 5. 6 %降到了3 3. 8%。. 9消化液回流消化液回流是將消化完的出料經(jīng)離心分離后繼續(xù)回到反應器，可以使殘余的有 機物被微生物利用，也增加了反應器內(nèi)微生物的濃度，增強反應器的緩沖能力，而 且可以提高反應器內(nèi)的水分，促進養(yǎng)分的均勻分布，但有時也會引起一些有毒物質(zhì) 或鹽的積累，對反應形成抑制。在

52、對餐廚垃圾厭氧消化實驗中得出在低負荷條件下提高回流比可以增加產(chǎn)氣 率，但負荷較高時，回流比的增加會造成揮發(fā)性脂肪酸的積累和鈉離子的積累，從 而產(chǎn)生抑制影響整個厭氧消化過程【481。在兩相厭氧消化中，酸化相的回流可 以促進餐廚垃圾的厭氧消化過程，而且產(chǎn)生等量的甲烷所需的時間可以可以縮短4 0%f4川。Del iaTeresaSponza 剛等人利用7 0 L的生物反 應器在2個不同的回流比與未回流條件下進行餐廚垃圾的厭氧消化試驗，結(jié)果顯示 在反應5 0天后甲烷含量出現(xiàn)明顯的差別，分別為5 0%、40%、30%,因此 合適的回流比可以促進甲烷菌的活性，但過高的回流比則引起底物的酸化，抑制了 產(chǎn)甲烷

53、菌的正常繁殖。10第一章緒論. 6餐廚垃圾厭氧消化處理的研究進展餐廚垃圾的厭氧消化源于工業(yè)廢水及污泥的厭氧處理，各項技術(shù)已逐漸成熟， 厭氧消化方法處理餐廚垃圾已經(jīng)被認為具有生態(tài)合理性及經(jīng)濟可行性【511。目 前對厭氧消化餐廚垃圾的研究主要集中與厭氧過程影響因素、厭氧消化中間產(chǎn)物及 適合廚余垃圾的厭氧工藝等。產(chǎn)氣效率及潛力研究廢棄物的產(chǎn)氣效率及潛力通常用批式反應器來進行，即批式進料，每一次反應 均進料一次，直到本次反應結(jié)束都不再進料。該反應器操作簡單，一般在5 0 0 m L- 1 . 5 L的血清瓶中即可進行，氣體通常采用排水集氣法。Cho等【52】在370c和28d的消化條件下，得出了不同廚

54、余廢棄物 的產(chǎn)氣潛力，熟肉、煮米飯、新鮮白菜和混合廚余廢棄物的最終的甲烷產(chǎn)氣率分別 為 482L? kgVS 1、294L ? kgVS 1、277L ? kgVS1 和472L? kgVS 1 o根據(jù)廚余廢棄物的基本成分，其厭氧生物降解性分別為 8 2 %、7 2 %、7 3 %、8 6 %0 Wan g等利用固液反應器分別采用批式和連 續(xù)進料來處理餐廚垃圾，其甲烷產(chǎn)率分別為0.49m3?gVSl和O. 71m3? g V S，V S去除率分別為7 7 %和7 8 %。在示范工程試驗中，甲烷產(chǎn) 率分別為0. 33和0. 49m3. gVS，VS去除率分別為7 2 %和7 4%。K. Kome

55、moto 掣 33】分別在 25、35、45、55、65 度條 件下研究了餐廚垃圾的水解和酸化效率，結(jié)果表明不同溫度下的懸浮固體去除率為 47. 5%、62. 2%、70. 0%、72. 7 %、56. 1%、45. 9%。 L. Neves 53等分別用豬油、白菜、雞胸和馬鈴薯片來模擬廚余垃圾中 的脂肪、纖維素、蛋白質(zhì)和碳水化合物來做批式產(chǎn)氣實驗，獲得了 9 4 %9 9. 6 %的VS去除率，甲烷產(chǎn)率為O. 4.49m3cn4 ? kg VS一。 W. Parawi rat541用不同混合比例的土豆與甜菜葉進行批式試驗，土 豆的比例由1 0 %增力口至I 8 0%,最高的產(chǎn)氣率在土豆比例為

56、4 0%時達到O. 3 2LCH4 ? gVS一，甲烷含量達到8 4%。國內(nèi)對餐廚垃圾的產(chǎn)氣研究也很多，清華大學【5 5】在中溫條件下應用連續(xù) 式單級高固體厭氧消化技術(shù)對自行配制的廚余垃圾（T S為2 4 . 7 9 %）進行發(fā) 酵啟動，有機負荷率達到6.98kg ?m3.d，產(chǎn)氣率達到7 0 5. 7 7 L? k岔1 ,而且系統(tǒng)各項指標都很穩(wěn)定。同濟大學李俊濤等【5 6】對不同接種 率及含水率的廚余垃圾進行產(chǎn)氣研究，結(jié)果表明在接種率為8 0%,含水率為9 0 %條件下可以獲得較好的產(chǎn)氣效果，產(chǎn)氣率達到0 . 6 5 L ? g- 1o劉會友等 【5 7】對餐廚垃圾進行了濕式發(fā)酵工藝處理，試

57、驗期為4 0天，接種率為82 %,最終產(chǎn)氣率達到5 2 0 L ? k 9 1 ,并指出在運行初始階段要保證較高的接 種率，負荷率也要嚴格控制以保證穩(wěn)定的產(chǎn)氣。北京化工大學碩士學位論文不同底物或聯(lián)合消化餐廚垃圾的成分主要有脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物、纖維素，這些成分的比例 不同決定了它不同的產(chǎn)氣性能，因此有學者專門對餐廚垃圾中不同成分對產(chǎn)氣及消 化過程的影響進行研究，L. Ne v e s等瞪3在中溫條件下按照一定的比例分 別用豬油、白菜、雞胸、土豆片來模擬餐廚垃圾中的脂類、纖維素、蛋白質(zhì)和碳水 化合物，得出不同比例下的產(chǎn)氣潛力，如果脂類過多，消化液中的COD濃度較 高，水解常數(shù)比較低，碳水化合

58、物與蛋白質(zhì)含量高時，可以獲得較高的水解率，分 別為0 . 3 2 d 1 , 0 . 2 2 d 1 ,并且碳水化合物過量可以得到最高的甲烷產(chǎn)率 和最低的VF A積累量。由于餐廚垃圾極易酸化，因此單單餐廚垃圾作為反應原料操作及控制難度較 大，而且達不到很理想的處理效果，而聯(lián)合消化正是在不同的物料間建立一種良性 互補的關(guān)系，可以互相促進反應速度及轉(zhuǎn)化程度。如將含氮量低的秸稈與含氮量較 高的畜禽糞便一起消化可以提高其產(chǎn)氣性能。SangHyounKimt5 8】 等人進行了餐廚垃圾與污泥的聯(lián)合產(chǎn)氫實驗研究，餐廚垃圾與污泥的用量比及V S 濃度分別為 100: 0、80: 20、60: 40、40:

59、60、20: 80、 0: 10、和 0. 5%、1. 0%、1. 5%、2. 0%、3. O%、5. O%。 研究發(fā)現(xiàn)餐廚垃圾與污泥的用量比為8 7%: 13%, VS濃度3 %時，達到最大 比產(chǎn)氫率122. 9mL ?gC O D一，要高于單獨餐廚垃圾產(chǎn)氫效率(1 2 1. 6mL? gCODO)及污泥的產(chǎn)氫效率(32.6mL?gCODo)。李榮平等將廚余和牛糞混合進行厭氧發(fā)酵，在牛糞與廚余的混合比例為1 : 1、1: 2、1: 3條件下進行了批式產(chǎn)氣實驗，研究結(jié)果表明這三種比例的實際產(chǎn)甲烷潛 力分別升高了 1 7 . 3%、6. 9%、3. 6%,因此聯(lián)合消化不僅僅是有機物的 簡單加和，

60、而是相互促進，存在一定的協(xié)同作用。中間產(chǎn)物的研究按照厭氧消化的原理，有機物進入系統(tǒng)后先被水解為氨基酸、酒精、糖、長鏈 脂肪酸等物質(zhì)，然后再被酸化為揮發(fā)性脂肪酸以及其他一些短鏈物質(zhì)，隨后這些物 質(zhì)繼續(xù)降解為乙酸等易于被甲烷菌利用的物質(zhì)，最后甲烷菌將這些底物轉(zhuǎn)化為甲 烷。這一系列轉(zhuǎn)化途徑和產(chǎn)物特征會隨著原料的預處理、溫度、酸堿度、進料濃 度、添加劑、菌群種類的不同而發(fā)生變化，從而直接影響甲烷的產(chǎn)率，常見的抑制 現(xiàn)象有兩種，一種是長鏈脂肪酸積累到一定數(shù)量抑制了產(chǎn)甲烷菌的活性，一種是揮 發(fā)性脂肪酸尤其是丙酸的積累抑制了產(chǎn)甲烷菌的活性。餐廚垃圾極易酸化，因此近 年來對餐廚垃圾厭氧消化過程中酸的變化研究較