蘋果渣與剩余污泥混合消化產(chǎn)氫性能研究

余美娟 ， 趙興樹 ， 陳 陽 ， 趙明星 ， 黃振興 ， 阮文權(quán) *

（1.江南大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2.江蘇省厭氧生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122；3.江蘇春越低碳研究有限公司，江蘇 無錫 214122）

研究論文

蘋果渣與剩余污泥混合消化產(chǎn)氫性能研究

余美娟1，2， 趙興樹3， 陳 陽1，2， 趙明星1，2， 黃振興1，2， 阮文權(quán)*1，2

（1.江南大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2.江蘇省厭氧生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122；3.江蘇春越低碳研究有限公司，江蘇 無錫 214122）

以蘋果渣和剩余污泥為消化底物，在溫度為37℃，初始pH值為8.0的條件下進(jìn)行批式厭氧消化產(chǎn)氫試驗(yàn)，比較單獨(dú)消化和混合消化的產(chǎn)氣性能.結(jié)果表明，蘋果渣組和剩余污泥組單獨(dú)厭氧消化時，H2產(chǎn)量分別是11.5 mL/gVS和8.6 mL/gVS，混合厭氧消化時，混合組的H2產(chǎn)量達(dá)到16.9 mL/gVS，比計(jì)算值提高了68.16%。剩余污泥組的pH值最高，蘋果渣組中SCOD濃度最高，混合組的pH值和SCOD濃度均介于兩個單獨(dú)消化組之間，這是由于混合組能均衡兩種有機(jī)底物的營養(yǎng)成分，提高系統(tǒng)的緩沖能力。這說明混合消化不單單是兩種有機(jī)物的簡單疊加，兩者之間相互促進(jìn)，存在一定的協(xié)同作用，混合消化能夠提高產(chǎn)氫效率。另外在整個反應(yīng)過程中，蘋果渣組脫氫酶的活性很低，混合組高于蘋果渣組，混合組脫氫酶活性最大為384 TFμg/（mL·h），且基本維持在 340 TFμg/（mL·h）左右。

蘋果渣；剩余污泥；混合消化；氫氣；脫氫酶

隨著化石燃料的日益枯竭和環(huán)境問題的越發(fā)嚴(yán)重，可替代能源的開發(fā)變得尤為緊迫。氫氣是一種具有巨大潛能的替代能源，其燃燒熱值高，且在燃燒過程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)，是一種清潔能源[1-2]。通過厭氧發(fā)酵方法獲取氫氣，由于其對經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景[3-4]。以有機(jī)廢棄物為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵制氫是目前的研究熱點(diǎn)之一。

在日常生活中，人們對水果的消費(fèi)呈增長趨勢，其中蘋果是主要的消費(fèi)水果之一，因此每年會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物蘋果渣，蘋果渣主要由果皮，果核和殘余果肉等組成。目前蘋果渣大部分被廢棄，造成城市垃圾增多，并且由于蘋果渣易腐爛變質(zhì)，會引起嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[5]。研究結(jié)果表明蘋果渣中含有大量的還原糖等物質(zhì)，這些物質(zhì)經(jīng)過水解后可產(chǎn)生易降解的糖類，并在產(chǎn)氫菌的作用下產(chǎn)生氫氣[6]。然而蘋果渣單獨(dú)厭氧消化時，有機(jī)物質(zhì)在水解酸化過程中容易大量轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸，導(dǎo)致pH急劇下降，抑制甚至終止產(chǎn)氫過程。

另一方面隨著城市污水處理規(guī)模的不斷擴(kuò)大，污水處理廠的剩余污泥產(chǎn)量也在迅速上升，剩余污泥具有產(chǎn)量大，易腐敗，有惡臭，含病原微生物及重金屬等特點(diǎn)，如果處理不當(dāng)，將會嚴(yán)重污染環(huán)境。厭氧消化是污泥處理的常用方法之一，它不僅可以實(shí)現(xiàn)污泥的減量化，還能獲取氫氣和甲烷等能源，很大程度上提高了污泥的資源和環(huán)境效益[7]。但是由于污泥中大多數(shù)的有機(jī)質(zhì)被微生物的細(xì)胞壁所包裹，很難被利用，這限制了污泥單獨(dú)發(fā)酵的效率。

多底物的混合發(fā)酵由于能充分利用不同物料性質(zhì)之間的互補(bǔ)性，平衡底物的營養(yǎng)成分，提高發(fā)酵穩(wěn)定性，在厭氧消化產(chǎn)甲烷領(lǐng)域已得到較好的應(yīng)用[8-12]，但是將混合底物進(jìn)行產(chǎn)氫發(fā)酵的報(bào)道還較少[13-15]。厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫主要是依靠反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)氫菌的代謝活動，其中溫度和pH值是影響產(chǎn)氫菌活性的重要因素。任南琪[16]等認(rèn)為厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的最適溫度為35～38℃。李超[17]等研究發(fā)現(xiàn)在初始pH值8.0的條件下，產(chǎn)氫效果最好。根據(jù)已有的研究成果，本次試驗(yàn)溫度控制在（37±1）℃，初始pH值為8.0。

本文作者對蘋果渣，剩余污泥單獨(dú)消化和混合消化的產(chǎn)氫性能進(jìn)行對比研究，對發(fā)酵過程中的溶解性化學(xué)需氧量（SCOD）濃度、碳水化合物濃度和脫氫酶活性等參數(shù)進(jìn)行分析，為混合底物厭氧消化產(chǎn)氫氣的實(shí)際應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

蘋果渣，取自江南大學(xué)北區(qū)水果店，取樣后用小型食品加工機(jī)粉碎；剩余污泥，取自無錫某污水處理廠；接種污泥，取自無錫某食品企業(yè)的廢水厭氧產(chǎn)甲烷發(fā)酵罐。接種污泥經(jīng)121℃15 min熱處理后作為產(chǎn)氫污泥，產(chǎn)氫污泥經(jīng)葡萄糖活化一周后用于實(shí)驗(yàn)。蘋果渣的TS、VS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為14.35%和14.18%，剩余污泥的TS、VS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7.69%和4.69%，接種污泥的TS、VS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為18.10%和12.33%。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)計(jì)

設(shè)置3組實(shí)驗(yàn)，分別為蘋果渣組、剩余污泥組、蘋果渣和剩余污泥混合組，每個實(shí)驗(yàn)組重復(fù)3次。底物和接種污泥的VS質(zhì)量比為1∶1，混合組中蘋果渣和剩余污泥的VS質(zhì)量比為1∶1，且每組底物的VS量均為10 g，加一定水后各組的pH值均調(diào)至8.0，實(shí)驗(yàn)方案如表1所示。反應(yīng)裝置為500 mL的血清瓶，氣體采用排水法收集，反應(yīng)溫度為（37±1）℃。

表1 實(shí)驗(yàn)方案Table 1 Experimental design

1.3 分析項(xiàng)目及方法

2 結(jié)果與分析

2.1 不同組分產(chǎn)氫情況比較

在本次實(shí)驗(yàn)中，蘋果渣組、剩余污泥組以及混合組的氫氣產(chǎn)量分別為11.5、8.6 mL/gVS和16.9 mL/gVS（見表2）。馬曉珂等[21]研究發(fā)現(xiàn)，蘋果渣在固態(tài)條件下厭氧發(fā)酵最大產(chǎn)氫量為16.47 mL/gTS，在液態(tài)條件下為19.29 mL/gTS[22]。代東梁等[23]研究發(fā)現(xiàn)，剩余污泥在常溫，pH值為6.5的條件下產(chǎn)氫量為6.88 mL/gVS。本研究的產(chǎn)氫量與上述結(jié)論較相近。混合組的氫氣產(chǎn)量比蘋果渣組和剩余物泥組的氫氣產(chǎn)量分別提高47%和106%。這可能是混合底物之間產(chǎn)生了酸堿中和，物料平衡等效應(yīng)，促進(jìn)了底物的轉(zhuǎn)化率，提高了產(chǎn)氫效率。

厭氧產(chǎn)甲烷和產(chǎn)氫過程均是微生物利用底物在厭氧條件下的產(chǎn)氣反應(yīng)，因此為了評價(jià)混合消化的協(xié)同作用對發(fā)酵產(chǎn)氫性能的影響，按照李榮平等[24]提出的根據(jù)混合底物的比例計(jì)算混合消化所得甲烷量的方法，計(jì)算混合消化的氫氣量情況，即根據(jù)單獨(dú)消化時蘋果渣和剩余污泥的實(shí)際氫氣產(chǎn)量以及混合消化中蘋果渣和剩余污泥的比例，計(jì)算混合消化所得到的氫氣量。3組的產(chǎn)氣情況如表2所示。

表2 實(shí)際及計(jì)算氫氣產(chǎn)量Table 2 Measured and calculated hydrogen yields

根據(jù)上述方法計(jì)算得到混合組的實(shí)際氫氣產(chǎn)量比計(jì)算值高出6.85 mL/gVS，提高了68.16%。這表明蘋果渣和剩余污泥混合消化不僅僅是兩種有機(jī)物的簡單疊加，兩者之間存在協(xié)同作用。一方面剩余污泥具有較強(qiáng)的緩沖能力，有助于維持適宜的pH值；另一方面蘋果渣和剩余污泥的混合物中營養(yǎng)物質(zhì)得到均衡化，提高了產(chǎn)氣效率。

2.2 厭氧消化過程中pH和有機(jī)酸濃度變化

pH值會影響厭氧微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和消化過程中酶活性等，從而影響厭氧發(fā)酵效率。圖1為厭氧消化過程中pH的變化情況。

圖1 厭氧消化過程中pH的變化情況Fig.1 Change of pH during anaerobic digestion

由圖可知，各組的pH都呈下降趨勢，蘋果渣組、剩余污泥組以及混合組由初始的8.0分別降到3.87、6.36和4.88。這是因?yàn)閰捬跸^程中，反應(yīng)底物中的有機(jī)質(zhì)水解后生成有機(jī)酸，有機(jī)酸使體系的pH值下降。其中蘋果渣組下降趨勢最明顯，這主要是因?yàn)樘O果渣中含有豐富的易降解有機(jī)物質(zhì)，在水解酸化階段能快速分解，產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，導(dǎo)致pH急劇下降，體系反應(yīng)3 h后pH降為4.7，最終維持在3.9左右。剩余污泥單獨(dú)厭氧消化時由于底物中的有機(jī)物質(zhì)降解緩慢，反應(yīng)3 h后pH降至5.89，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，剩余污泥中氨氮濃度升高，中和部分酸性物質(zhì)，pH略微上升，最終維持在6.4左右。混合組的pH值最終維持在4.9左右，介于兩個單獨(dú)厭氧消化組的pH值之間。27 h之后3組的pH值基本保持不變，這說明3組反應(yīng)體系的酸堿度對有機(jī)酸有了足夠的緩沖能力。研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)氫發(fā)酵的最佳pH值的范圍是4.5～6.0[25-26]，而3組中只有混合組的pH值在這個范圍內(nèi)最適合產(chǎn)氫發(fā)酵，而蘋果渣組的pH值過低，抑制甚至終止了產(chǎn)氫過程。合適的pH值可以促進(jìn)產(chǎn)氫過程，而蘋果渣和剩余污泥混合消化能夠維持一個較好pH值范圍，這也是混合組氫氣產(chǎn)量較高的原因之一。

有機(jī)酸是厭氧發(fā)酵的重要產(chǎn)物，有機(jī)酸會在反應(yīng)體系中累積，使體系的pH降低，從而對產(chǎn)氫菌有抑制作用，因此當(dāng)有機(jī)酸的濃度積累到一定濃度時，會抑制厭氧消化反應(yīng)，從而使產(chǎn)氫過程停止。厭氧消化過程中有機(jī)酸的產(chǎn)生主要來自于糖類等物質(zhì)的代謝過程，而氫氣的產(chǎn)生伴隨著有機(jī)酸的積累，因此有機(jī)酸含量的變化可以間接反映有機(jī)物質(zhì)的變化情況以及氫氣的產(chǎn)生情況。

在引入了充電站的分時電價(jià)制度后，電動汽車的車主在對出行路徑進(jìn)行規(guī)劃時除了考慮常規(guī)的出行時間，還會將充電費(fèi)用也納入考慮范圍，因此規(guī)定目標(biāo)函數(shù)為對出行時間與充電費(fèi)用的組合：

厭氧消化過程中各組有機(jī)酸的變化情況見圖2。

圖2 厭氧消化過程中有機(jī)酸的變化情況Fig.2 Concentrations of organic acids during anaerobic digestion

由圖2可知，前6 h 3組中有機(jī)酸總量都快速增加，氫氣的產(chǎn)量較大，糖類等物質(zhì)的降解快。蘋果渣組在15 h后基本呈直線性增長，最終總有機(jī)酸質(zhì)量濃度為5 515 mg/L；剩余污泥組6 h后呈波動性增長，最終總有機(jī)酸質(zhì)量濃度為512.2 mg/L，比初始量提高了173.7%，相對于蘋果渣組和混合組有機(jī)酸的質(zhì)量濃度，剩余污泥組有機(jī)酸的質(zhì)量濃度較低；混合組在10～14 h內(nèi)總量下降，之后保持緩慢增長，混合組有機(jī)酸在第10 h達(dá)到最大值2 208.8 mg/L，最終質(zhì)量濃度為1 601.3 mg/L，比初始時增加了221.9%。在反應(yīng)后期，3組有機(jī)酸總量都增加減緩，說明隨著反應(yīng)的進(jìn)行，可降解物質(zhì)減少，代謝緩慢，氫氣的產(chǎn)生量變少甚至停止。

從有機(jī)酸組分變化趨勢分析，蘋果渣組反應(yīng)初期水解酸化產(chǎn)生了甲酸、乙酸、乳酸、丙酸、丁酸，整個反應(yīng)過程中甲酸的質(zhì)量濃度一直都很低，維持在121～173 mg/L，丁酸質(zhì)量濃度在0～10 h內(nèi)增加，最大值為517 mg/L，從第10小時開始下降，到第14小時基本降為0，而乙酸、乳酸、丙酸的含量一直都在增加，最終質(zhì)量濃度分別為1 357.1、2 216.7 mg/L和1 767.9 mg/L；剩余污泥組整個反應(yīng)過程中主要產(chǎn)生了乙酸和丙酸，基本沒有甲酸和丁酸生成，乳酸質(zhì)量濃度很低，未超過70 mg/L，反應(yīng)結(jié)束時，乙酸和丙酸的質(zhì)量濃度分別為333.4 mg/L和137.6 mg/L；混合組中前10 h乙酸、乳酸、丙酸、丁酸質(zhì)量濃度快速增加，之后乳酸和丁酸的質(zhì)量濃度下降，而乙酸和丙酸的質(zhì)量濃度增加緩慢，最終乙酸和丙酸的質(zhì)量濃度分別為586.5 mg/L和975.4 mg/L。反應(yīng)結(jié)束后，3組中丙酸和乙酸的質(zhì)量濃度均較高，丁酸質(zhì)量濃度很少。

2.3 厭氧消化過程中SCOD和氨氮質(zhì)量濃度的變化

在厭氧消化的水解酸化階段，底物中不溶性物質(zhì)先被水解為可溶性物質(zhì)，如可溶性碳水化合物等，這些可溶性物質(zhì)在微生物的作用下發(fā)酵產(chǎn)生有機(jī)酸、H2、CO2等，因此反應(yīng)器中SCOD會發(fā)生變化。圖3為厭氧消化過程中SCOD的變化情況，由圖可知各組的SCOD質(zhì)量濃度的變化趨勢基本相同，都是先上升后下降直至趨于穩(wěn)定。在反應(yīng)初期，SCOD質(zhì)量濃度急劇上升，這主要是因?yàn)橐环矫嬖谖⑸锏淖饔孟?組中不溶性物質(zhì)逐漸降解為可溶性物質(zhì)，另一方面是由于蘋果渣被破碎，有部分物質(zhì)溶于水中，這樣的蘋果渣更易于水解。隨著SCOD質(zhì)量濃度的升高，微生物大量繁殖，在微生物的作用下，將這些可溶性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)酸、H2和CO2，SCOD質(zhì)量濃度逐漸降低。研究表明蘋果渣組的SCOD質(zhì)量濃度明顯高于其它2組，剩余污泥組SCOD質(zhì)量濃度最低，剩余污泥組SCOD質(zhì)量濃度的范圍是2 320～8 000 mg/L，蘋果渣組SCOD質(zhì)量濃度在第6小時達(dá)到最大，為32 400 mg/L，最終維持在25 000 mg/L左右，混合組SCOD質(zhì)量濃度的范圍是4 800～21 600 mg/L，這是因?yàn)樘O果渣中含有大量易降解物質(zhì)，容易水解產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)，而剩余污泥中雖然含有大量的有機(jī)物質(zhì)，但是被微生物的細(xì)胞壁所包裹，很難降解，混合組均衡了這兩者之間的營養(yǎng)物質(zhì)。混合組中SCOD的質(zhì)量濃度比剩余污泥組高，為微生物提供了充足的營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)產(chǎn)氫過程。產(chǎn)氫結(jié)束后，蘋果渣組SCOD的質(zhì)量濃度為26 400 mg/L，仍然較高，可被再利用，如后續(xù)產(chǎn)甲烷等。

圖3 厭氧消化過程中SCOD質(zhì)量濃度的變化情況Fig.3 Change of SCOD concentration during anaerobic digestion

在厭氧消化過程中，反應(yīng)器內(nèi)絕大多數(shù)的氮都轉(zhuǎn)化為消化液中的氨氮，液態(tài)氨會影響反應(yīng)體系的pH值，所以NH3的存在對厭氧過程非常重要。一方面氨氮濃度過高對細(xì)菌有強(qiáng)烈的抑制作用；另一方面，氨態(tài)氮又是微生物的營養(yǎng)源，因?yàn)榧?xì)菌可利用氨態(tài)氮作為其氮源進(jìn)行生長繁殖[27-28]。適當(dāng)?shù)陌睗舛冗€可以增加消化液的堿度，這就會對厭氧消化過程中容易出現(xiàn)的酸化現(xiàn)象起到一定的緩沖作用。

圖4為厭氧消化過程中各組氨氮質(zhì)量濃度的變化情況。

圖4 厭氧消化過程中氨氮質(zhì)量濃度的變化情況Fig.4 Change of NH3-N concentration during anaerobic digestion

從圖4可知蘋果渣組的氨氮質(zhì)量濃度呈先上升后下降的趨勢，由于蛋白質(zhì)以及含氮有機(jī)物的降解，反應(yīng)體系中氨氮質(zhì)量濃度升高，在第14小時達(dá)到最大值252 mg/L，結(jié)合圖2和3可知，蘋果渣組中有機(jī)酸的質(zhì)量濃度很高，氨氮能對有機(jī)酸產(chǎn)生中和作用，緩解pH降低。剩余污泥組的氨氮質(zhì)量濃度呈上升趨勢，由38 mg/L上升到266 mg/L。水解酸化階段產(chǎn)生了氨氮，但是由于在反應(yīng)過程中，污泥產(chǎn)率小，只有少數(shù)的氨用于細(xì)胞增殖，而大部分的氨以氨氮的形式存在于消化液中，反應(yīng)體系中氨氮濃度持續(xù)升高。混合組的氨氮質(zhì)量濃度呈先下降后上升的趨勢，前10 h由178 mg/L降至44 mg/L，后從44 mg/L上升至117 mg/L。總體而言，混合組中氨氮的質(zhì)量濃度比另外兩個單獨(dú)厭氧消化組都要低，降低了發(fā)生氨氮抑制現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 厭氧消化過程中碳水化合物質(zhì)量濃度的變化

根據(jù)3組厭氧消化過程中溶解性碳水化合物的變化情況（見圖5），蘋果渣組的碳水化合物的質(zhì)量濃度呈持續(xù)下降的趨勢，蘋果渣組的碳水化合物質(zhì)量濃度由初始的14 543.1 mg/L降到3 100 mg/L，這是因?yàn)楫a(chǎn)氫微生物利用可溶的碳水化合物產(chǎn)生氫氣。但是最終碳水化合物質(zhì)量濃度還維持較高，這主要是因?yàn)榉磻?yīng)體系pH值太低，抑制了產(chǎn)氫過程。混合組的碳水化合物的質(zhì)量濃度呈先下降后趨于穩(wěn)定的趨勢，混合組的碳水化合物質(zhì)量濃度由初始的6 095.2 mg/L降到第14小時的254.6 mg/L，微生物一開始利用可溶的碳水化合物產(chǎn)生氫氣，可溶的碳水化合物質(zhì)量濃度降低，之后碳水化合物的質(zhì)量濃度基本保持不變。剩余污泥組中碳水化合物的質(zhì)量濃度變化不大，一直處于較低的水平，約200 mg/L，這表明剩余污泥中可溶性碳水化合物的質(zhì)量濃度很少，剩余污泥中雖然有大量的有機(jī)物質(zhì)，但是很難被降解。整個過程中，蘋果渣組中碳水化合物質(zhì)量濃度明顯高于其它2組，為厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫提供了足夠的碳源，混合組均衡了蘋果渣和剩余污泥的營養(yǎng)物質(zhì)，能為微生物提供充足的養(yǎng)分，促進(jìn)氫氣的產(chǎn)生。

圖5 厭氧消化過程中碳水化合物的變化情況Fig.5 Change of carbohydrate concentration duringanaerobic digestion

2.5 產(chǎn)氫過程中脫氫酶的變化

脫氫酶的催化作用會引起生物體內(nèi)許多氧化還原反應(yīng)，而脫氫酶作為一種胞內(nèi)酶與細(xì)胞內(nèi)的氧化磷酸化過程緊密相關(guān)[29]。活性污泥中脫氫酶的活性受營養(yǎng)物濃度影響，在處理過程中營養(yǎng)物濃度的降低會導(dǎo)致活性污泥中脫氫酶活性的降低。圖6為厭氧消化過程脫氫酶活性的變化。

圖6 產(chǎn)氫過程中脫氫酶活性的變化情況Fig.6 Change of dehydrogenase activity during hydrogen generation process

由圖6可知，蘋果渣組脫氫酶活性變化不大，一直處于較低水平。剩余污泥組脫氫酶活性總體上呈先上升后下降的趨勢，厭氧環(huán)境下由于微生物的生長繁殖，脫氫酶活性提高，第14小時左右上升到最大，為 686 TFμg/（mL·h），隨后由于體系中底物的消耗，不能提供足夠的營養(yǎng)物質(zhì)給發(fā)酵微生物，因此脫氫酶活性開始下降，最終降為 296 TFμg/（mL·h）。混合組脫氫酶活性呈先上升后下將的趨勢，一開始厭氧微生物大量生長繁殖，脫氫酶活性增大，到第6小時左右上升到最大值，為 384 TFμg/（mL·h），隨著反應(yīng)的進(jìn)行，底物不斷被消耗，脫氫酶活性開始下降，最終降為 320 TFμg/（mL·h）。

在整個反應(yīng)過程中，混合組脫氫酶活性明顯大于蘋果渣單獨(dú)厭氧消化組，這是因?yàn)槭Ｓ辔勰嘀泻写罅康鞍踪|(zhì)，根據(jù)趙明星等[30]的研究，加入蛋白質(zhì)會提高脫氫酶的活性。與剩余污泥組相比，混合組脫氫酶活性更為穩(wěn)定，這可能是因?yàn)榛旌辖M中蘋果渣的加入補(bǔ)充了營養(yǎng)物質(zhì)。剩余污泥組高于蘋果渣組，這可能是由剩余污泥中殘留有一些微生物引起的。總體上看，混合組脫氫酶活性最好，最有利于氫氣產(chǎn)生。

3 結(jié) 語

在本次試驗(yàn)中，蘋果渣、剩余污泥及其混合物的氫氣產(chǎn)率分別是 11.5、8.6 mL/gVS和 16.9 mL/gVS，將蘋果渣和剩余污泥混合消化，可以提高厭氧消化效率。在厭氧消化過程中，3組的pH值在反應(yīng)初期都急劇下降，最終蘋果渣組、剩余污泥組以及混合組的pH分別是3.87、6.36和4.88。另外這3組有機(jī)酸的質(zhì)量濃度分別是5 515、512.2 mg/L和1 601.3 mg/L，主要成分均為乙酸和丙酸，丁酸質(zhì)量濃度很低。反應(yīng)結(jié)束后，這3組中乙酸和丙酸的質(zhì)量濃度分別是1 357.1 mg/L和1 767.9 mg/L、333.4 mg/L和137.6 mg、5 86.5 mg/L和975.4 mg/L。剩余污泥組中氨氮質(zhì)量濃度一直呈上升趨勢，蘋果渣組先上升后下降，而混合組是先下降后上升，且整個過程中氨氮的質(zhì)量濃度均比其它兩組的低，降低了氨氮抑制風(fēng)險(xiǎn)。混合組的脫氫酶活性明顯高于蘋果渣組，且整體上混合組比剩余污泥組更為穩(wěn)定。混合組脫氫酶活性的最大值是 384 TFμg/（mL·h）。

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會議名稱(中文)：第九屆全國微生物資源學(xué)術(shù)暨國家微生物資源共享服務(wù)平臺運(yùn)行服務(wù)研討會

所屬學(xué)科：動植物微生物學(xué),生物物理學(xué)、生物化學(xué)及分子生物學(xué),細(xì)胞生物學(xué)

開始日期：2017-09-21 結(jié)束日期：2017-09-24

所在城市：山東省 泰安市

主辦單位：中國微生物學(xué)會微生物資源專業(yè)委員會、國家微生物資源共享服務(wù)平臺

承辦單位：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所、山東大學(xué)、山東微生物學(xué)會、山東省科學(xué)技術(shù)協(xié)會、泰安市科學(xué)技術(shù)協(xié)會

聯(lián)系人：林榕姍 156-6447-9599、王建宇151-6987-7671

E-MAIL：ncmr2017@caas.ac.cn、ncmr2017@vip.163.com

會議網(wǎng)站：http://csm.im.ac.cn/templates/team/introduction.aspx?nodeid=9&page=ContentPage&contentid=4863

會議背景介紹：為進(jìn)一步加強(qiáng)微生物資源學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)交流，全面推進(jìn)我國微生物資源研究并發(fā)揮其在中國微生物組研究計(jì)劃中的積極作用，更好地服務(wù)于國家生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略需求，促進(jìn)微生物資源學(xué)科發(fā)展。由中國微生物學(xué)會微生物資源專業(yè)委員會、國家微生物資源共享服務(wù)平臺主辦，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所、山東大學(xué)、山東微生物學(xué)會、山東省科學(xué)技術(shù)協(xié)會、泰安市科學(xué)技術(shù)協(xié)會等單位共同承辦的第九屆全國微生物資源學(xué)術(shù)暨國家微生物資源共享服務(wù)平臺運(yùn)行服務(wù)研討會將于2017年9月21-24日在山東省泰安市召開。

此次會議將為與會代表提供一個學(xué)術(shù)交流、成果展示及項(xiàng)目合作的平臺。大會將特邀兩院院士及國內(nèi)外著名專家學(xué)者到會交流，就國家積極推動中國微生物組研究計(jì)劃的大背景下，重點(diǎn)對微生物資源的發(fā)掘與利用、微生物資源與生物產(chǎn)業(yè)、微生物資源與生態(tài)等議題展開討論。熱忱歡迎微生物資源領(lǐng)域的同行蒞臨大會，齊聚一堂，共襄微生物資源領(lǐng)域盛事。

Hydrogen Production from Apple Waste and Excess Sludge by Anaerobic Co-Digestion

YU Meijuan1，2,ZHAO Xingshu3,CHEN Yang1，2,ZHAO Mingxing1，2,HUANG Zhenxing1，2,RUAN Wenquan*1，2
（1.School of Environment and Civil Engineering，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Jiangsu Key Laboratory of Anaerobic Biotechnology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；3.Jiangsu Chunyue Low Carbon Research Co.Ltd，Wuxi 214122，China）

A batch experiment for hydrogen generation from apple waste and excess sludge by anaerobic digestion was conducted at the mesophilic temperature of 37℃and with the initial pH of 8.0.Results showed that hydrogen yield was 11.5 mL/gVS and 8.6 mL/gVS with single-digestion of apple waste and excess sludge，respectively.The hydrogen yield of co-digestion group reached 16.9 mL/gVS，which was increased by 68.16%as compared with the calculated value of co-digestion group.The pH value of excess sludge group was the highest，while the SCOD of apple waste group was the highest.Values of pH and SCOD of co-digestion group were between those for twosingle-digestion groups due to the well-balanced nutrients of two organic wastes，and the strong buffer capacity of the reactor system.These indicated that co-digestion was not just the simple sum of the two organic matters，and there was a certain synergic effect in the co-digestion process，which made the hydrogen production efficiency of co-digestion group enhanced.In addition，the dehydrogenase activity of co-digestion group was significantly higher than that of apple waste group during the whole process.The dehydrogenase activity of co-digestion group maintained around 340 TFμg/（mL·h），with a maximum value of 384 TFμg/（mL·h）.

apple waste，excess sludge，anaerobic co-digestion，hydrogen，dehydrogenase enzyme

X 703

A

1673—1689（2017）08—0792—08

10.3969/j.issn. 1673-1689.2017.08.002

2015-06-05

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51508230）；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（BK20130126）。

*通信作者：阮文權(quán)（1966—），男，上海人，工學(xué)博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事厭氧處理技術(shù)和廢物資源化研究。E-mail：wqruan@jiangnan.edu.cn

余美娟，趙興樹，陳陽，等.蘋果渣與剩余污泥混合消化產(chǎn)氫性能研究[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2017，36（08）：792-799.