摘要：在厭氧條件下，利用自然微生物或接種微生物，將有機物轉化為二氧化碳與甲烷氣的方法稱為厭氧消化處理。該方法具有能耗小、剩余污泥少，可回收能源等優點，在發達國家特別是歐洲近年來積極開發干式厭氧消化處理技術并獲得工程應用，它將成為未來有機固體廢物處理的方向之一。本文在國內外已有的研究基礎上，進行了有機固體廢棄物滲濾床序批式高溫干式厭氧發酵處理試驗、餐廚垃圾厭氧發酵連續運行的小試和中試實驗研究。本研究依托寧波市廚余垃圾分選減量暨生化處理中試項目，對廚余垃圾的預處理、連續流厭氧處理工藝及穩定運行進行了較為完整、系統的研究。

關鍵詞：有機垃圾；干式厭氧發酵處理；研究

1、厭氧發酵的基本原理

厭氧發酵是指在沒有外加電子受體（的條件下，以有機物氧化分解的中間代謝產物作為最終電子受體的氧化還原過程。從環境治理的角度來說，發酵是指厭氧微生物和兼性厭氧微生物在良好的生長環境下將底物（污水或有機固體廢棄物可生化降解部分）經過新陳代謝生理功能轉化為無機物質和自身細胞物質的過程，進而達到無害化、資源化目的。由于有機固體廢棄物組成成分復雜，自身含有大量的微生物，在厭氧發酵處理過程中反應非常復雜，其中涉及多種生化反應和物化平衡過程。

2、餐廚垃圾厭氧發酵連續運行小試實驗

2.1雜交狼尾草原料

為自種雜交狼尾草的地上部分(2012年5月播種于云南農業大學后山，2015年3月采收)。采收后的雜交狼尾草于通風陰涼處自然晾干，切分為2~3cm段，常溫密封保存。其總固體含量為91%，總揮發物為81%。接種用污泥：于2016年3月采自慈溪市污水處理廠的脫水污泥，泥體呈黑褐色，其TS含量為17%，VS含量為7%，用前馴化。測得馴化好的污泥TS含量為6.6%，VS含量為4%。糙皮側耳、香菇子實體于2015年12月購于昆明市蒜村菜市場；長根菇菌絲體由云南農業大學食用菌研究所提供。10000U/g漆酶及100000U/g纖維素酶均購于湖北遠成賽創科技有限公司。

2.2餐廚垃圾

實驗中所用的餐廚垃圾取自附近餐館，主要是餐后垃圾，將其經過簡單的人工預處理后進行機械制漿，破碎為粒徑小于的有機漿料。有機漿料混合均勻置于冰箱中°下保存，進料前取出有機漿料恢復至室溫，直接由進料口迅速加入。

2.3實驗方法

2.3.1真菌培養液制備

在28℃DHD-360型電熱恒溫培養箱(北京市永光明醫療儀器廠)中，固體PDA培養基(成分：葡萄糖20g，去皮土豆200g，MgSO41.5g，KH2PO43g，Vb110mg，加水攪拌混合至1000mL，用檸檬酸0.1g/L調pH6.0~6.5)上，進行3種真菌菌絲體的培養、分離及純化。純化好的菌絲在相同條件下培養7d后接種在液體培養基(除不加瓊脂外，其他成分與PDA培養基相同)中，于28℃DHZ-CA恒溫搖床中(太倉市實驗設備廠)，150r/min轉速下，培養10d，得到培養液。測得糙皮側耳、香菇、長根菇培養液TS濃度分別為2.25%、2.73%、2.62%。

2.3.2原料處理

原料處理采用真菌培養液和酶制劑處理。其中，真菌處理采用預發酵方式進行(A~C組)，酶制劑在厭氧發酵同時直接加入混合物料中(D、E組)。試驗同時設置對照I組(加水堆漚)和對照II組(無處理)。

噴灑真菌培養液后，平菇菌絲第4天出現在原料表面，第7天布滿基質；香菇菌絲第5天開始出現，第9天布滿基質；長根菇菌絲第2天開始出現，第5天布滿基質。

2.3.3厭氧發酵試驗

試驗采用一次性進料方式，在1L棕色瓶中加入40g處理后的雜交狼尾草(酶試驗直接用陰干后的雜交狼尾草加不同濃度梯度的酶)，接入活性污泥，加水調節總料液質量為250g，TS濃度為20%，VS接種率為20%(按照接種污泥和雜交狼尾草的VS計算所得)，調節初始pH為7.0，進行90d發酵。投料后的第2天開始檢測產氣情況，包括記錄日產氣量、甲烷濃度、pH。

2.4結果與分析

2.4.1糙皮側耳培養液預處理對厭氧發酵的影響

糙皮側耳培養液處理的4個試驗組(A1~A4)累積產氣量分別為13336、13816、10005、9873mL，與加水堆漚對照組(對照I)相比較，A1和A2組產氣量分別提升了27.65%和32.24%，A3和A4組產氣較對照I組略少。與無處理對照組(對照II)相比較，4組產氣量分別提升了46.24%、51.50%、9.71%、8.26%，促產氣效果顯著。分析各試驗組產氣過程可以發現：對照I組厭氧發酵初期體系出現快速酸化水解，代謝產物以CO2為主，第10天開始進入產甲烷階段，第20天才達到產氣高峰，產甲烷階段啟動較慢在一定程度上造成了有機質的損失。對照II組原料水解速度較慢，其甲烷階段的啟動時間和產氣高峰到達時間與對照I組接近。而4個處理組雖然發酵初期原料水解速度比對照I組慢，但是其產甲烷階段啟動迅速，并提前10d達到產氣高峰。而且兩個對照組產氣峰值分別為233、190mL，也明顯低于4個處理組的產氣峰值(355、400、290、300mL)。試驗中每150g物料噴撒100mL培養液處理效果最好，原料TS產氣率為379.6mL/g。各試驗組在產氣穩定期其甲烷濃度和pH均相差不大。

2.4.2纖維素酶處理對厭氧發酵的影響

添加了纖維素酶的4個試驗組(D1~D4)累積產氣量分別為9915、11383、12823、11027mL，與對照II組相比，產氣增量明顯，分別增加了8.73%、24.82%、40.61%、20.92%。從各試驗組產氣過程可以看出：添加了纖維素酶的處理組在發酵初期水解速度明顯加快，其產氣高峰的出現時間明顯早于對照組，各組產氣峰值也明顯高于對照組。整體而言，在發酵體系中添加不同量纖維素酶，均顯示了良好的促產氣效果，其中D3組(每250g物料添加100mg纖維素酶)效果最優，原料TS產氣率為352.3mL/g。各試驗組在產氣穩定期其甲烷濃度和pH則相差不大。纖維素酶作為一種高活性生物催化劑，能夠提高物料中纖維素類成分的降解速度，進而影響整個厭氧發酵過程。系統啟動第1天，處理組產氣量明顯高于對照組(主要成分為二氧化碳)，顯示適量纖維素酶的添加有助于物料的快速降解。

結束語

由于有機固體廢棄物的中試試驗對于后續產物的處理工作尚未進行，如分選出的輕物質利用、沼渣堆肥等，這些都是亟待解決的問題。因此，在諸多方面得到的數據還不足完全說明整個工藝的可靠性，如對最終沼渣堆肥后的肥效沒有進行測試，對沼渣應用于農業生產的作用也沒有測試，沼渣是否能滿足生產要求也有待研究。

參考文獻

[1]王金輝.餐廚垃圾固相物料干式厭氧消化處理研究[D].寧波大學,2017.

[2]劉巖.城市有機垃圾筒倉式干式厭氧發酵處理試驗研究[D].中國石油大學(北京),2016.

[3]楊林海.有機垃圾干式厭氧發酵處理試驗研究[D].蘭州理工大學,2013.