厨余垃圾发酵处理论文资料

固态发酵

以餐厨垃圾为原料进行固态发酵生产菌体蛋白饲料，可提高氨基酸、蛋白质和维生素含量，代替大豆、鱼粉等蛋白饲料。邬苏焕等1利用固态发酵的方法处理城市餐厨垃圾，研究中采用多种酵母菌和霉菌混合发酵，筛选出白地霉 F—1，米曲霉 F—6 进行优势菌 种组合，最优化发酵条件：发酵培养基高温灭菌 20min，加如硫酸铵1%，磷酸二氢钾4%，氯化钠3%，初始PH5.5，含水率60%左右；种子液15%，接种比率为1：1，发酵5天。最终得到饲料粗蛋白含量33.87%，比原料增加6.85%。该方法投资少、见效快、能耗低、操作简易。

陈金钟等2采用多菌种混合发酵同时处理泔脚和秸 杆，在 泔脚和秸 杆粉按3:1混合 ，温度150摄氏度 ，高压锅中高温湿热酸处理的条件下，经初步双菌混合发酵试验所得的饲料产品质量为：粗蛋白>25%，粗纤维<18%，水分<10%，。该工艺能很好地同时处理泔脚和秸杆，并大大地提高秸秆饲料的蛋白含量，是一种很好的饲料制备方法。

参 考 文 献

1 王向会，李广魏，孟虹．国内外餐厨垃圾处理状况概述．环境卫生工程，2005，2（13）：41—43

2 黄文雄，刘畅．餐厨垃圾处理现状与发展趋势．建设部环境卫生工程技术研究中心 3 耿士锁．食物性有机垃圾资源化方法．贵州环保科技，2002（12）：15—18 4 王星，王德汉，张玉帅．国内外餐厨垃圾的生物处理及资源化技术进展．环境卫生工程，2005，2（13）：25—29

5 Ministry of Environmental of South Korea．Food Waste Reduction and Recycling [J]．2002

6 刘会友，王俊辉，赵定国．厌氧消化处理餐厨垃圾的工艺研究．能源技术，2005，26（4）：150—154

7 王星，王德汉，徐菲等．餐厨垃圾厌氧消化的工艺比选研究．能源工程，2005，（5）：27—31

8 丛利泽．餐厨垃圾的微生物处理与资源化的初步研究．厦门大学硕士论文，2007：5—18 9 华云，王丽莉，张波．我国餐厨垃圾处理现状及主要处理技术应用情况．城市管理技术，2009，2：60—63

10 许树龙．厨房的垃圾分类和厨内的垃圾处理机．家饰，2002，（3）：140—141 11 敬言．关于普及食物垃圾处理器的思考．家用电器，2003，（1）：6—87 12 王梅．餐厨垃圾的综合处理工艺及应用研究．西北大学硕士学位论文，2008：5—13

13 吴玉萍，董锁成．当代城市生活垃圾处理技术现状与展望．城市环境与城市生态，2001，14（1）：33—36

14 俞荣赋．走进厨房二次革命新时期．电器制造商，2002，（9）：49

厨余垃圾主要是家庭、宾馆、饭店、学校等机关企事业等单位饮食残留下来的供餐垃圾,是人们生活消费过程中产生的一种固体废弃物[1]。

从20世纪初由于经济大力发展，人们生活水平大有提高以及全球人口数量日益提高，导致厨余垃圾的产量也随之明显增长。现在世界每年产生的城市生活垃圾为500亿吨左右。厨余垃圾在其占的比重为10%~20%[2]。厨余垃圾由于容易发酵、变质、腐烂、不仅产生大量的毒素，散发气味，在地表堆积时还会污染水体和大气，更滋生有害细菌[3]。所以厨余垃圾处理的不及时，不仅影响一个城市的市容和环境卫生，而且还会传播疾病，危害人类的日常生活和心身健康。因此，厨余垃圾的资源化、无害化处理在全球大部分国家日益受到重视。

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（二） 厨余垃圾厌氧发酵技术 （1） 厌氧发酵对有机质的降解机理

厌氧发酵是一个多步骤、多种微生物参与的过程。厌氧发酵被普遍认为是一个3阶段的复杂反应过程，即水解阶段、产氢产乙酸阶段和甲烷阶段。在整个厌氧发酵过程中，通过3大类菌群（发酵性细菌、产氢产乙酸菌和甲烷菌）的相互协同作用，最终使复杂的有机物降解为CH2、H2和CO2等气体。

厌氧发酵过程中有机质的降解机理主要包括丁酸型、内酸型和乙酸型3种类型。可溶性碳水化合物的发酵类型以丁酸型为主，发酵的主要末端产物为丁酸、乙酸、H2、CO2和少量的内酸；含氮有机物化合物主要以内酸型发酵为主，其特点是气体的产生量很少：乙酸型发酵的末端发酵产物以乙酸、乙醇为主，发酵液中含有大量的H+，对产氢和产甲烷都有优势。

（2）厌氧发酵的影响因素及研究进展

目前厨余垃圾的厌氧发酵技术研究主要集中在水解酸化工艺及反应器的设计、产氢和产甲烷菌种的选择与分离、发酵过程工艺条件的优化以及两相法产氢和产甲烷等方面。 对于厨余垃圾这种大分子有机物来说，蛋白质、糖类和脂肪等大分子的降解十分重要，水解酸化程度的高低将直接影响生物气的产率，水解酸化程度的好坏除了与操作条件有关外，还与反应器的设计构造有关。史红钻等对酸化反应器做了改进，实现了酸化液与未消化固体物料的分离，可将水解酸化过程中产生的酸化液及时地提取出来，而未消化的固体物料则继续留在酸化反应器进行酸化，达到了对未消化物料的彻底酸化。李一平[33]等研究了两相法中PH对厨余垃圾酸化过程的影响，结果表明在PH=7时，86%的总有机碳（TOD)处于溶解

性状态，大多数蛋白质可被降解形成氨氮，氨氮增加了体系对酸的缓冲能力，因此提高了厨余垃圾的水解与酸化速率，同时酸化产物中乳酸的浓度相对更低，这给后续的产甲烷阶段创造了良好的条件。

厨余垃圾厌氧产氢通常和水解酸化在同一个反应器内完成。产氢效率受产氢菌种、生态因子（如PH、氧化还原电位ORP、温度和底物等）以及水力停留时间等因素的限制。通常利用产氢菌比产甲烷菌能耐受更宽的PH，产氢发酵细菌的生长速度比产甲烷快的特点，通过改变PH和水力停留时间等参数来实现对产氢细菌和产甲烷细菌动态分离。提高反应器的产氢能力。任南琪[34]等在高效产氢菌的分离、产氢菌的生态因子优化方面做了大量的研究工作。而在厨余垃圾产氢的实验研究中，产氢菌源则主要来自污泥。张振宏等分别研究了活性污泥、矿化污泥和矿化垃圾作为产氢菌源对厨余垃圾产氢的影响，结果发现活性污泥的产氢效果最好，其氢气浓度和产氢量分别为47.1%和100mL/g。李东[35]等利用活性污泥作为发酵产氢菌源，利用不同化学组成的厨余垃圾在反应器中进行了发酵产氢，结果表明富含糖类垃圾的产氢能力是脂类和蛋白类垃圾的20倍。付钟[36]等对厨余垃圾厌氧发酵产氢过程的研究表明，在发酵温度为55℃，PH在6.0-7.0时，发酵反应速率最快，PH对发酵过程影响较小，COD的产氢率为0.48mol/g。杨占春[37]等利用高温预处理过的活性污泥作为种泥，对厨余垃圾厌氧发酵制氢的工艺条件进行了优化，最终得到的气体中氢气的体积可达60%，氢气的产生速率为5.49m3/(m3﹒d）。

产氢和产甲烷是一个相互竞争的过程，特别是产甲烷对PH的依赖性较强，水解酸化阶段形成的酸性物质可能抑制产甲烷菌的活性，因此实验研究中比较常见的是将产酸和产甲烷2个阶段分开在不同的消化反应器中进行（两相法）以提高底物的利用和产甲烷速率。两相法产甲烷的研究主要集中在水解酸化反应器的设计改进以及运行工艺参数的优化方面。潘坚[38]等实验规模的单相反应器和两相反应器处理厨余垃圾，结果表明采用两相处理工艺时甲

烷量可以提高 15

约20%。然而，尽管在研究报道上两相法多余单相法，但在工业应用方面，欧洲城市有机垃圾单相发酵占了绝对优势，两相发酵占10.6%，这可能是由于现有的两相厌氧发酵工艺在消化时间和处理效果方面未表现出单相明显的优势，而在系统操作和维护方面却比单相更加复杂的缘故。

两相法也可以将产氢和产甲烷结合起来，即在第1反应器酸化产氢，产氢残渣经过调节后在第2反应器进行产甲烷。肖本益等设计了1种厨余垃圾两相法厌氧消化产氢产甲烷的技术，即将厨余垃圾经预处理后，进入第1发酵罐进行厌氧产氢发酵，发酵后沼渣进入第2发酵罐进行厌氧产甲烷，从而使厨余垃圾中的有机质得到充分利用。陈迪明[39]也对厨余垃圾产氢后的残渣进行了产甲烷研究，结果表明在污泥接种量为60%时，产氢残渣进行静态发酵获得最高甲烷产率为441mL/g，产氢残渣动态发酵最大负荷为60%kg/(L﹒d),此时获的甲烷平均产率为370mL/g

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