餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆混合厌氧发酵

餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆混合厌氧发酵

徐明;毕捷;季祥;成杰;曹菊梅;蔡禄

【摘要】The corn stalk compost was used to promote the anaerobic digestion of food waste at the thermophilic condition.Food waste were mixed with corn stalk compost or corn stalk with different volatile solids ratios (0∶ 10,2∶8,4∶6,6∶8,8∶2,10∶0).The results showed that all treatment groups were well fired the Modified Gompertz model.With the corn stalk compost,the ratio of 8∶2 achieved the highest methane production rate of 49 mL · g-1 VSd-1 (methane production potential 543 mL · g-1V S).Both corn stalk and corn stalk compost could reduce the build-up of armnonium nitrogen (TAN) and free ammonia ([NH3]) in the sludge,thus subdued the subsequent inhibition for the anaerobic digestion.The values of pH and CO2/CH4 implied that the stability of anaerobic digestion of food waste system could be improved by adding corn stalk compost.%试验采用经堆肥处理过的玉米秸秆与餐厨垃圾混合厌氧发酵来提升厌氧发酵系统的稳定性.结果表明:经Modified Gompertz模型拟合,餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆以8∶2配比有最高的甲烷产气速率49 mL·g-1VSd-1(甲烷积累量543 mL·g-1VS).对发酵结束时氨氮和游离氨氮浓度的分析结果显示,餐厨垃圾与玉米秸秆或经过堆肥预处理的玉米秸秆混合发酵均能降低发酵体系中的氨氮和游离氨氮浓度.对发酵过程中pH值和CO2/CH4进行分析显示,玉米秸秆经堆肥预处理可以使厌氧发酵系统更稳定.

【期刊名称】《中国沼气》

【年(卷),期】2017(035)004

【总页数】6页(P27-32)

【关键词】餐厨垃圾;厌氧消化;玉米秸秆;堆肥预处理

【作者】徐明;毕捷;季祥;成杰;曹菊梅;蔡禄

【作者单位】内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;包头市排水产业有限责任公司,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010

【正文语种】中文

【中图分类】S216.4;X705

项目来源：内蒙古自治区重大基础研究开放课题资助项目(201503001-4-3)；包头市应用研发资金科技计划项目(2015Z2010-3)；内蒙古自治区研究生科研创新项目(S20151012709)

现今城市有机废弃物成为了城市垃圾处理的重要问题，其处理不当会污染环境。餐厨垃圾作为城市有机废弃物的主要成分，目前最有效的处理手段是厌氧发酵技术。厌氧发酵技术能够高效地处理餐厨垃圾，而产生的沼气也可以作为清洁的能源加以

利用[1]。

餐厨垃圾在厌氧发酵过程中快速降解所产生的挥发性脂肪酸(VFAs)会抑制厌氧发

酵体系中的甲烷菌，同时游离氨氮也会伴随着挥发性脂肪酸的积累而产生，到达一定浓度时抑制甲烷菌的活性，为了避免酸化和游离氨氮的产生[2]，餐厨垃圾往往

和其它有机废弃物混合发酵：餐厨垃圾与牛粪混合发酵时，厌氧发酵全程不用调节pH值，并提高41.1%产气量[3]；餐厨垃圾与玉米秸秆混合发酵，既可以提高COD去除率，还可以减少游离氨氮的产生[4]。内蒙古地区有大面积的盐碱化土地，其农田的主要作物是耐盐碱和干旱的玉米，但玉米秸秆利用率极低，主要用于焚烧，因此对周边地区的环境造成污染，本实验使用玉米秸秆与餐厨垃圾作为原料，研究其混合厌氧发酵过程，以期达到将农业废弃物和城市垃圾进行综合能源化利用的目的。

预处理是厌氧发酵的重要环节之一。使用堆肥的方法预处理物料，相当于提升了接种量：Neumann[5]等发现添加能源作物堆肥物的厌氧发酵体系，发酵初期甲烷八叠球菌的相对比例提升了14%，27天后氢营养型古生菌相对比例提升了6%。而

甲烷八叠球菌和氢营养型古生菌是甲烷化过程中的主要功能菌群，它们在发酵系统中占据主导并建立优势会减小VFAs积累所造成的影响，并使发酵系统高效稳定的运行。堆肥不仅能够驯化氢营养型甲烷菌，同时也能向厌氧发酵系统中引入一些可以增强纤维素和半纤维素分解的乙酸氧化菌。

评价单一批次厌氧发酵系统稳定性的参数通常由pH值，VFAs浓度，产气速率，甲烷含量等判断，其中Li[6]等研究pH值与VFAs的积累呈负相关变化，但在高

浓度氨氮的条件下，pH值很难对VFAs的积累做出评价，而Ghanimeh[2]等研究发现在氨氮浓度升高的条件下，CO2/CH4与VFAs的积累呈正相关变化，所以

pH值和CO2/CH4相结合可以简单有效的评价发酵起始阶段VFAs对系统的影响。同时Hansen[7]等的研究表明，pH值可以计算发酵结束时的游离氨氮并评价游离