探析餐廚垃圾厭氧發酵和沼渣的資源化利用

摘?要：餐廚垃圾作為生活垃圾的組成部分，有其自身的特點，可以采用厭氧發酵技術實現餐廚垃圾的減量化處理。本文探討不同投加量、含鹽量、含油量對餐廚垃圾中溫產甲烷潛能的影響，實現餐廚垃圾的沼氣資源化利用。

關鍵詞：餐廚垃圾;厭氧發酵;沼氣;資源化

餐廚垃圾成分極其復雜，富含較高的水分、油脂和鹽分，有利于生物發酵降解，如果未經合理處置也會產生臭氣及刺激性氣體，對空氣和水體帶來較大的污染和影響。為此要采用厭氧發酵技術進行餐廚垃圾的減量化處理，使餐廚垃圾轉變為沼氣，實現餐廚垃圾的資源化利用。

一、 餐廚垃圾及厭氧發酵技術概述

餐廚垃圾處理方法主要包括有：（1）破碎法。進行餐廚垃圾的直接破碎、粉碎處理，與水混合直接排入排水管網，操作簡單，經濟實用，然而增大了污水處理的壓力，不利于后續處理。（2）飼料化。餐廚垃圾通過分選、脫水、脫脂、烘干、破碎的方式，制造出營養豐富的動物飼料，將有機質進行微生物降解轉化為高含量的蛋白質產物。（3）填埋法。對餐廚垃圾直接填埋于垃圾填埋場中，盡管該法的處理效率高，然而會在填埋中生成大量的滲濾液，對地表水、地下水和環境帶來污染。（4）焚燒法。將餐廚垃圾與其他垃圾混合焚燒進行集中處理，實現餐廚垃圾的減容減量化。（5）堆肥法。通過微生物降解作用進行餐廚垃圾的有機物降解，使之成為相對穩定的腐殖質。

厭氧發酵技術是在無氧/缺氧的環境下，在厭氧和兼性厭氧菌的微生物作用下，將有機物降解為小分子物質，實現餐廚垃圾的無害化資源化處理。在餐廚垃圾厭氧發酵的過程中，存在以下影響因素：（1）預處理。可以通過物理預處理的方式，進行餐廚垃圾的機械預處理和破碎，推進厭氧發酵的進行。還可以通過化學預處理的方法，采用酸堿浸泡、熱處理等方式進行餐廚垃圾的預處理，提高厭氧發酵累積產氫量。還可以采用生物預處理的方式，在微生物的作用下水解餐廚垃圾，提高產氣量。（2）溫度。在30～40℃的中溫、50～60℃的高溫條件下，能夠保持較高的反應速率和產氣速率。（3）pH和揮發性脂肪酸。不同的pH條件下的產酸菌、產甲烷菌和酶的活性存在較大變化，對厭氧發酵過程有較大的影響。（4）有機負荷。在有機負荷為0.75～1.25g/L時，能夠保持相對穩定的可溶性化學需氧量和氨氮含量，提高沼氣產量和產率。（5）氨氮。在微生物作用下通過降解蛋白質、氨基酸生成氨氮，當氨氮的濃度在800mg/L以上時，會抑制厭氧顆粒污泥產甲烷菌的活性，并隨著氨氮含量的增加，抑制程度遞增。（6）消化液回流。厭氧發酵后的殘余物會重新回流至反應器，當有機負荷較低時，消化液的適量回流可以促進甲烷菌的活性，提高厭氧發酵所需的微生物濃度，提高產氣量;當有機負荷較高時，極易導致VFAs和鹽分的積淀，不利于厭氧發酵的順利進行。（7）含鹽量和含油量。含鹽量過高會抑制微生物的生長，較高的油類物質會影響甲烷菌的活性。

二、 餐廚垃圾厭氧發酵及沼渣的資源化利用分析

（一）不同投加量的厭氧發酵實驗及影響分析

采用批次發酵的方式進行餐廚垃圾厭氧發酵實驗，每個發酵罐接種污泥量為500g，污泥接種前進行脫氣處理，剔除殘留在污泥中的生物降解有機物，持續3天基本沒有甲烷生成，在向每個發酵罐投加不同量后進行加水稀釋，并在發酵罐達到有效容積后，向每個發酵罐通入2.5L氮氣，形成厭氧環境。

當投加量為25%、30%時，產氣量下降速率較快;當投加量為35%時，反應器中生成的VFAs較快，抑制了甲烷菌的活性;在反應持續6天的條件下，當投加量為30%時，發酵罐的產氣量到達最大值。并且，當投加量為20%時，發酵罐的產甲烷含量能夠達到50%以上，TS和VS去除率也達到最大值。當投加量為35%時，發酵罐中的VFAs持續增加直至3300mg/L。

（二）不同含鹽量的厭氧發酵實驗及影響分析

在上述實驗條件下，對發酵罐中的發酵液進行電感耦合等離子體發射光譜的測定，向每個發酵罐中通入2.5L氮氣，形成厭氧環境。當發酵罐中含鹽量為20g/L時，餐廚垃圾厭氧發酵過程被完全抑制，發酵罐的日產氣量下降，最終停止產氣。不同含鹽量產氣中的甲烷含量也產生較大變化，當反應第1天時產氣較多，基本排除原有的氮氣，0g/L、1g/L、5g/L、10g/L、15g/L含鹽量的發酵罐產氣中的甲烷含量大體相同，而20g/L含鹽量的發酵罐產氣較少，甲烷含量最低;當反應持續進行時，1g/L含鹽量的發酵罐的產氣時間最長，其產氣中甲烷的比例最高，顯示出較高的產甲烷菌的活性特點，并能夠最有效地去除餐廚垃圾中的TS和VS。

（三）不同含油量的厭氧發酵實驗及影響分析

通過實驗分析可知，20g/L相較于15g/L含油量的發酵罐來說，產氣量更低，產氣時間更短，可見較高的油脂含量會對餐廚垃圾厭氧產氣效果形成抑制作用，并在發酵后期出現VFAs的快速累積，抑制產甲烷菌活性的濃度，并會驟然終止產氣過程。

三、 小結

綜上所述，餐廚垃圾的厭氧發酵和沼渣的資源化利用是研究課題，要通過實驗分析不同投加量、含鹽量、含油量對厭氧發酵的影響，選取適宜的投加量、油脂含量和Na+濃度，實現產氣量及甲烷含量的提升，避免反應器出現酸累積的問題，利用厭氧環境中微生物發酵生成的沼氣進行資源化利用。

參考文獻：

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作者簡介：李創，南京市萬德斯環保科技股份有限公司。