含盐量对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响_王攀

］ ２ １ － 。餐厨垃圾含有一定盐 种很好的 厌 氧 发 酵 基 质 ［
度的含盐量可 促 进 酶 反 应 ， 并且对维持膜平衡和调
４］ ５ ９ ７ 。 还 有研究认为 ， 节渗透压有重要作用 ［ ａ 是甲 Ｎ ＋ 有助于合成三磷 烷菌 生 长 繁 殖 所 必 需 的 元 素 ， ａ Ｎ
的氧 酸腺苷或促进烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 （ ＤＨ） ＮＡ
关键词 餐厨垃圾 含盐量 干式厌氧发酵 ： ／ ３ Ｏ Ｉ １ ０． １ ５ ９ ８ ５ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ １ ８ ６ ５． ２ ０ １ ５． ０ ５． ０ ０ ６ － Ｄ ｊ Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｓ ａ ｌ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｄ ｒ ａ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｂ ｉ ｃ ｆ ｅ ｒ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｆ ｏ ｏ ｄ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ＷＡＮＧ ａ ｎ， Ｉ ｉ ｎ ｘ ｉ ｎ， ＡＮＧ ａ ｎ ｂ ｉ ｎ Ｐ Ｌ Ｂ ＨＵ Ｙ ｇ ｇ， ｙ （ ， ， ＥＮ ｉ ａ ｎ ｈ ａ ｉ． ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｏ ｄ ｎ ｄ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｅ ｉ ｉ ｎ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｎ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｅ ｉ ｉ ｎ Ｒ Ｌ Ｓ ｏ Ｆ ａ Ｃ Ｅ Ｂ Ｔ ａ Ｂ Ｕ Ｂ ｆ ｇ ｇ ｊ ｇ ｇ ｙ ｙ ｊ ｇ ） ０ ０ ０ ４ ８ １ ： ， Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｂ ｉ ｏ ａ ｓ ｉ ｅ ｌ ｄ ｃ ｕ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｓ ａ ｌ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ（ ｍ ａ ｓ ｓ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ０， １％ ， ２％ ， ３％ ， ４％ ， ５％ ） ｏ ｎ ｄ ａ ｉ ｌ Ｔ － ｇ ｙ ｙ ， ， ｍ ａ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｂ ｉ ｃ ｄ ｉ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｂ ｉ ｏ ａ ｓ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｓ（ Ｔ Ｓ） ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｌ ｅ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｓ（ Ｖ Ｓ） ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｏ ａ ｓ ｃ ｏ ｍ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ ｒ ｖ ｇ ｇ ｙ ｇ ｐ ｙ ｆ ｏ ｏ ｄ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ｍ ｅ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｈ ｉ ｌ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ（ ３ ５℃ａ ｎ ｄ ５ ５ ℃） ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｇ ｐ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｘ ｉ ｍ ｕ ｍ ｃ ｕ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｂ ｉ ｏ ａ ｓ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｔ ｓ ａ ｌ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ３％ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｂ ｏ ｔ ｈ ３ ５℃ａ ｎ ｄ ５ ５ ℃， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｗ ｅ ｒ ｅ ｇ ｙ ， １ ２ ４ ４ｍ Ｌ ａ ｎ ｄ １ ４ １ ９ｍ Ｌ， ｒ ｅ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ． Ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｘ ｉ ｍ ｕ ｍ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ａ ｌ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｔ Ｓ ａ ｎ ｄ Ｖ Ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ｏ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｙ ｔ ｈ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ Ｔ Ｓ ａ ｎ ｄ Ｖ Ｓ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ａ ｌ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ４ ３． ２％ ， ４ ５． ６％ ａ ｔ ３ ５℃ａ ｎ ｄ ４ ８． ３％ ， ５ ０． ９％ ａ ｔ ５ ５ ℃， ｒ ｅ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ． Ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｐ ｙ ｇ ， ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ｒ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｘ ｉ ｍ ｕ ｍ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ２ ８ ｔ ｈ ｐ ） ｄ ａ ． Ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｌ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ３％ ， ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｘ ｉ ｍ ａ ｌ ｍ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ７ ８． ７％ （ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ９ ０． ０％ ａ ｔ ３ ５℃ ｙ ａ ｎ ｄ ５ ５ ℃， ｒ ｅ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ． ｐ ｙ ： ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ａ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｂ ｉ ｃ ｆ ｅ ｒ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｏ ｄ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ｓ ａ ｌ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｄ ｒ ｙ ｙ
·２ ７·
７ 卷 第 ５ 期 ２ ０ １ ５年５月 环境污染与防治 第 ３
而没有得到广 泛 应 用 ， 但高温发酵具有有机物降解 彻底 、 产气迅速 、 沼渣中有害病菌含量低等特点
［ １ １］
水量得出 。 沼气成分由 Ｇ 色 Ｃ １ ２ ６ 气 相 色 谱 仪 测 定， 谱柱为 １ ０ ｍ× Φ ２ ｍｍ 不 锈 钢 色 谱 柱 。 测 试 条 件 ： ， ／ ， 流速为１ 进样口 氮气分 压 为 ０． ４ ＭＰ ａ ０ ０ ｍＬ ｍ ｉ ｎ 温度分别为１ 温度 、 柱温及检测器 （ Ｃ Ｄ） １ ０、 ６ ０、 １ ０ ０ Ｔ 进样量为 ０． ℃， １ ｍＬ。 ２ 结果与分析 １ 含 盐量 对 餐厨垃圾 中温 干式厌氧发酵 的 影响 ２． 不同含盐量时餐厨垃圾中温干式厌氧发酵的日 产气量见图 １。 由图 １ 可知 ， 除含盐量为 ０ 的餐厨垃 圾外 ， 其他各组均有 ２ 个产气高峰 ； 餐厨垃圾含盐量 在第 ２ 天达到第 １ 个产气高峰 ２ 随 为 １％ 时 ， ４ ８ｍＬ， 后便开始下降 ， 在第 １ ８ 天出现第 ２ 个产气 高 峰 １ ８ ６ 在第 １ 天达到第 １ 个 餐厨垃圾含盐量为 ２％ 时 ， ｍＬ； 随后迅速下降 ， 产气高峰 ２ 在第 １ ４ ８ ｍＬ， ８ 天出现第 餐厨垃圾含盐量为 ３％ 时 ， 在 ４ ５ ｍＬ； ２ 个产气高峰 １ ， 第 ２ 天出 现 第 １ 个 产 气 高 峰 ２ 在 天 第 出 ０ ０ ｍＬ ７ １ 餐 厨 垃 圾 含 盐 量 为 ４％ 现第 ２ 个产气高峰 １ ５ ９ ｍＬ； 在第 １ 时， 在第 １ 天达产气高峰 １ １ ６ ｍＬ， ８ 天出现第 餐厨垃圾含盐量为 ５％ 时 ， 在 ２ ５ ｍＬ； ２ 个产气高峰 １ 第 ３、 产气高峰较 ２ ５ 天分别 达 产 气 高 峰 ８ ５、 ７ ２ ｍＬ， 低而且滞后 。
５］ 。 因此 ， 化， 有利于微生物代谢 ［ 餐厨垃圾的厌氧发
酵需要合适的含盐量 。 质量分数在 Ｓ） Ｔ 干式厌 氧 发 酵 是 指 以 总 固 体 （ ０％ ～４ ０％ 的有机固体废弃物为原料进行厌氧发酵 ２
６］ 。干式厌氧发酵技术因其基建成本 的一种工艺 ［
， 质 量 分 数， 含盐量一 般 为 ２％ （ 分（ 氯化钠 ） 下同） ～ 且其随着地 域 饮 食 习 惯 的 不 同 而 有 显 著 差 异 。 ５％ ， 含盐量的高低对餐厨垃圾厌氧消化有一定影响 。 雷
＃ 通讯作者 。 第一作者 ： 王 攀， 女， 博士 ， 讲师 ， 主要从事固体废弃物资源化利用技术研究 。 ９ ８ ３ 年生 ， １ ； ； 北京市自然科学基金资助项目（ 青年教师创新团队项目（ 十二五 ” 国家科技支撑计划项目 （ ｏ ． ２ ０ １ ２ Ｂ Ａ Ｃ ２ ５ Ｂ ０ １） ｏ ． ８ １ ４ ４ ０ ４ １） ｏ ． Ｎ Ｎ Ｎ ＊“ ） 。 ０ ０ Ｐ ＸＭ ２ ０ １ ３ １ ４ ２ １ ３ ０ ０ １ ０ ６ － －
餐饮业日益繁荣 ， 城市 随着我国经济持续增长 、 餐厨垃 圾 的 产 量 越 来 越 大 。 餐 厨 垃 圾 呈 固 液 混 合 态， 主要的化学成分有淀粉 、 纤维素 、 蛋白质 、 脂类和 无机盐 等 ， 同 时 含 有 少 量 氮、 磷、 钾、 钙、 钠、 镁、 铁等 微量元素 。 其富 含 碳 水 化 合 物 并 且 易 于 降 解 ， 是一
。
两种发酵工艺 各 具 有 优 缺 点 ， 应因地制宜选取相应 的发酵工艺 。 因 此 ， 本研究系统研究含盐量对餐厨 垃圾中温和高温干式厌氧发酵的影响 。 １ 材料与方法 １ 实验材料 １． 餐厨垃圾取自北京工商大学东区食堂一层 。 采 样时 ， 先将桶内的餐厨垃圾搅拌均 匀 ， 再取１ ０ｋ ｇ左 右的餐厨垃圾 。 采样后 ， 首先通过人工分选 ， 剔除餐 厨垃圾中的少量 杂 质 ， 如 纸 巾、 塑 料 包 装、 一次性筷 子、 大块骨头 、 鱼 刺 等； 然后用粉碎机将餐厨垃圾搅 最后将混匀的餐厨 碎至浆状 ， 颗粒粒径 小 于 ５ ｍｍ； 垃圾放入冰箱 ， ４ ℃ 保存待用 。 接种物取自北京市某 污水处理 厂 厌 氧 消 化 污 泥 。 餐 厨 垃 圾 理 化 性 质 ： Ｓ Ｔ ， 质 量 分 数， 其中挥发性固体（ 下 同） ２ ４ ． ３ １ ％（ Ｓ） Ｖ 溶解性 Ｃ ９ ４． ０ ８％ ， ＴＮ ２． １ ３％ ， Ｏ Ｄ（ Ｓ Ｃ Ｏ Ｄ） １ ７ ８ ９ ０ ／ ｍ Ｌ， Ｈ ６． ６ ３。 ｇ ｐ １． ２ 实验 装置 ０ ０ ｍＬ 广 口 消 化 瓶 、 ０ ０ ｍＬ 集 气 ５ 实验装置由 ５ 瓶和集水瓶 （ 量筒 ） 组成 。 将广口消化瓶置于恒温水 浴锅中 ， 保持中 温 或 高 温 厌 氧 发 酵 条 件 。 消 化 过 程 产生的 气 体 经 导 气 管 进 入 集 气 瓶 ， 同时集气瓶内 体积分数 ） 每天读 ａ ＯＨ 溶液被压入到集水瓶 ， ３％ （ Ｎ 取集水瓶内 Ｎ ａ ＯＨ 溶液体积数 。 气体经过盛有 ３％ 其中的 Ｃ Ｈ２Ｓ 等 酸 性 Ｎ ａ ＯＨ 溶液的 集 气 瓶 后 ， Ｏ２ 、 ， 气体以及 ＮＨ３ 和水蒸 气 均 被 吸 收 排 入 量 筒 的 液 体
王 攀等 含盐量对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响
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含盐量对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响 ＊
王 攀 李 冰心 黄 燕冰 任连 海 ＃
） （ 北京工商大学食品学院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ８
和高温 （ 条件下 ， 对餐厨垃圾干式 研究了不同含盐量 （ 质 量 分 数 分 别 为 ０、 ５ ℃） ５ ℃） ２％ 、 ３％ 、 ４％ 、 ５％ ） １％ 、 ３ ５ 摘要 在中温 （ ） ） 、 、 挥发性固体 （ 沼气成 分 的 影 响 。 结 果 表 明 ， 在中温和高温条件下， 当含盐 厌氧发酵过程中日产气量 、 累积产气量 、 总固体 （ Ｓ Ｓ Ｖ Ｔ 质量分数 ） 量为 ３％ （ 时累积产气量均达到最高值 ， 分别为 １ 中温时的去除率分别为 ４ ４、 １ ４ １ ９ ｍＬ。 此时 ， Ｓ、 Ｖ Ｓ 的去除率 也 最 高 ， ２ Ｔ 第２ 高温时的去除率分别为 ４ ８ 天时 达 到 最 ８． ３％ 、 ５ ０． ９％ 。 餐厨垃圾干式厌氧发酵过程中沼气的甲烷含量逐渐升高 ， ３． ２％ 、 ４ ５． ６％ ， ４ 、 体积分数 ， 分别为 ７ 下同 ） 高； 含盐量为 ３％ 时中温和高温厌氧发酵条件下甲烷含量最高 ， ８． ７％ （ ０． ０％ 。 ９
＋ ３］ 的研究认为 ， 中方 ［ 盐对微生物的作用主要是 Ｎ ａ － 毒性 ， 含量基本保 持 不 变 ， 反应体系中 Ｃ 未经驯化 ｌ
低、 需水量小 、 节约能源和降低成本 ， 产生的沼渣 、 滤 液可作为土壤 的 添 加 剂 或 肥 料 等 优 势 ， 正受到广泛 的关注 ， 逐渐成 为 我 国 处 理 有 机 固 体 废 弃 物 及 生 产
］ １ ７ ０ － 。目前对餐厨垃圾进行中温 新能源的重要选 择 ［
／ 的微生物在 Ｎ ａ 质量浓度为５ ０ ０～２ ０ ０ ０ｍ Ｌ 时即 ｇ
＋ ＋ 浓度升高微生物酶活性降低 受轻度抑制 ， 随着 Ｎ ａ
甚至失去活性从而影响体系的甲烷产率 。 但一定浓
厌氧发酵的研究较多 ， 高温 ５ ５ ℃ 发酵因受限于热源