提高厨余垃圾厌氧消化水解酸化阶段挥发性脂肪酸产率的技术研究

摘要

厨余垃圾产生量大，有机物和水分含量高，如果不经过合理处置会给周围的环境卫生和人们的身体健康造成严重危害。目前，国内外实际应用的厨余垃圾集中处理技术主要包括填埋、焚烧、堆肥、饲料化和厌氧消化技术。与其它技术相比，厌氧消化技术在有效实现厨余垃圾的无害化、减量化、资源化上占据优势，但利用厌氧消化技术处理厨余垃圾仍是一项新技术，需要改进的方面很多。水解酸化反应作为厌氧消化的重要阶段，对它的研究将有助于提高厌氧消化反应的有机物去除率和甲烷产率，对城市生活垃圾的资源化处理具有深远意义。 提高水解酸化阶段挥发性脂肪酸（VFA）的产率将有助于后续甲烷化反应的进行。为提高水解酸化阶段VFA浓度，同时控制乳酸浓度，本文研究了影响厨余垃圾水解酸化阶段VFA产率的三个重要因素pH值、金属离子和优势菌群，从而优化了水解酸化阶段产VFA的适宜条件。 本文研究了pH分别为5～8时垃圾厌氧消化的VFA浓度。发现控制pH=7时乳酸浓度较低，VFA总量较高。而且在所产生的VFA中，乙酸占优势，浓度为不调节pH时的2倍，丙酸很少，在VFA中所占百分比低于其它pH值的样品。 本文研究了在pH＝7和不调节pH两种情况下金属离子对VFA产率的影响。在pH＝7时，添加50mg.L－1 Fe3+和30mg.L－1Cu2＋使反应VFA浓度增加。不调节pH时，添加100mg.L－1以下的Fe3+和Cu2＋对水解酸化率有所促进，乳酸含量增加，VFA浓度提高，且VFA中乙酸比例明显提高。添加Zn2＋对反应的促进或抑制作用不明显。实验表明添加适量的微量金属离子对厌氧水解酸化阶段的VFA产率有一定促进作用。 本文还研究了改变底物优势菌群对水解酸化阶段VFA产率的影响。利用3种培养基从垃圾上清液中分离筛选出8种细菌，分别将处于对数生长期和延滞生长期的细菌接种入灭菌底物和未灭菌底物。对底物灭菌和接种延滞期的细菌基本上只对产酸的速率产生影响，对产酸量影响微弱。接种对数生长期的细菌于未灭菌底物，对水解酸化阶段的VFA产率产生不同的影响。接种1～5号和7号细菌都能使VFA浓度提高。 通过对上述3因素的研究，找到了提高厌氧消化水解酸化阶段VFA产率的新着手点，对厌氧消化整个过程产气率的提高有着一定意义。