Fe2+投加方式對餐廚垃圾厭氧產甲烷的影響研究

劉亞利，余紫薇，孟小凡，丁菁菁，張晗

(南京林業大學 土木工程學院，江蘇 南京 210037)

我國2016年產生9 500萬t的餐廚垃圾，且其有機干物質含量達到97%[1]。餐廚垃圾經厭氧消化(AD)可產生生物能源，然而，AD過程常出現反應器酸化、產甲烷終止等問題[2-4]。向餐廚垃圾中添加適量的微量元素能夠參與并激活多種金屬酶活性，提高甲烷產量[4-6]。然而，添加的微量元素會與硫酸根、磷酸根等陰離子形成沉淀，阻礙微生物的吸收利用[6-8]。乙二胺四乙酸(EDTA)等人工合成的螯合劑可與微量元素螯合，提高微量元素的生物利用度[9-11]。

本實驗對比研究EDTA與FeCl2單獨、同時投加對餐廚垃圾厭氧產甲烷過程的影響，考察蛋白和多糖的降解過程，分析EDTA阻礙FeCl2沉淀，促進生物氣產生的機理。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

接種污泥，由南京市橋北污水廠的二沉池污泥經厭氧馴化后得到，其性質見表1；餐廚垃圾，取自南京林業大學學生餐廳，經過人工分揀、清洗除油、粉碎處理后，餐廚垃圾中的總固體(TS)、揮發性固體(VS)、總化學需氧量(TCOD)、溶解性化學需氧量(SCOD)等指標見表1；HCl(質量分數為36.5%)、FeCl2·4H2O、EDTA和NaOH均為分析純。

表1 接種污泥和餐廚垃圾的性質Table 1 Characteristics of inoculation sludge and kitchen wastes

THZ-82A氣浴恒溫振蕩器；Agilent 6890GC氣相色譜儀。

1.2 實驗方法

厭氧消化反應在4個250 mL的血清瓶中進行(編號為1～4號)。分別向1～4號血清瓶中加入100 mL的餐廚垃圾和50 mL的接種污泥。向2號瓶中投加100 mg/g TS的FeCl2，向3號瓶投加146 mg/g TS的EDTA，向4號瓶同時投加100 mg/g TS的FeCl2和146 mg/g TS的EDTA、而未添加其它物質的1號瓶作為對照。用1.0 mol/L的NaOH或1.0 mol/L 的HCl將1～4號瓶的pH調至7.0。分別向1～4號瓶中通2 min的N2后密封，并將其置于氣浴恒溫振蕩器中，轉速控制為80 r/min，溫度為室溫。……