生物產(chǎn)酸對木薯酒精廢水發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷的影響

黃正恒，鄭展耀，楊 紅，劉士清，尹 芳，張無敵

（云南師范大學(xué) 能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500）

0 引言

隨著人們對煤、石油、天然氣等化石能源的過度開采，人類面臨著能源危機和環(huán)境惡化兩大問題，因此世界各國也在時刻關(guān)注新型綠色能源的開發(fā)。沼氣是有機物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)過多種厭氧微生物分解代謝所產(chǎn)生的可以燃燒的混合氣體，是有效治理環(huán)境的同時而產(chǎn)生的新能源[1]。沼氣開發(fā)對于生物質(zhì)能清潔利用、減少溫室氣體排放具有重要意義[2]。

厭氧消化是處理廢棄物最有效的一項技術(shù)，在經(jīng)濟上和環(huán)境上均有較大的優(yōu)勢。以往的研究顯示:一方面，利用厭氧消化技術(shù)處理餐廚垃圾、酒精廢水等易降解的原料時，由于產(chǎn)酸菌的生長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過產(chǎn)甲烷菌的生長速度，會導(dǎo)致過量的揮發(fā)性有機酸（VFA）的積累，進而出現(xiàn)產(chǎn)酸的現(xiàn)象，阻礙甲烷的生產(chǎn)；另一方面，在厭氧消化的產(chǎn)酸階段會產(chǎn)生H2，若不能加以回收，就會因較高的氫分壓而抑制甲烷菌的活性，從而導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)化率低的結(jié)果[3]～[5]。

為了解決厭氧消化過程中出現(xiàn)的產(chǎn)酸和能源轉(zhuǎn)化率低的問題，許多學(xué)者開展了廢棄物發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)H2和CH4的研究。在厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中，pH值是影響厭氧發(fā)酵過程的重要因素[6]。楊斌以牛糞為原料，通過調(diào)節(jié)pH值聯(lián)合發(fā)酵制取H2和CH4，實驗時間為13 d，最終實驗得出以單位質(zhì)量VS計的產(chǎn)氫率和產(chǎn)甲烷率分別為53.00 mL/g和51.4 8 mL/g，牛糞聯(lián)產(chǎn)氫和甲烷的能源轉(zhuǎn)換率要比單獨產(chǎn)氫、產(chǎn)甲烷發(fā)酵分別高18.3 9%和2.3 5%[7]。尹芳利用紫莖澤蘭發(fā)酵聯(lián)合產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷，在厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程中的pH值維持在4.5 ～5.5 ，實驗持續(xù)時間為14 d，以單位質(zhì)量VS計的產(chǎn)氫率和產(chǎn)甲烷率分別為63.6 6 mL/g和175.3 5 mL/g，在紫莖澤蘭厭氧消化過程中先產(chǎn)氫后產(chǎn)甲烷要比先產(chǎn)甲烷后產(chǎn)氫的能源利用效率高出53.1 9%[8]。Chihe Sun在pH值為6.5 左右的條件下，對水熱酸預(yù)處理的小球藻和大米渣混合物進行厭氧發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷實驗，144 h的生物產(chǎn)酸過程結(jié)果顯示，以單位質(zhì)量VS計的最大產(chǎn)氫率和產(chǎn)甲烷率分別為223.1 mL/g和141 mL/g，兩階段發(fā)酵比單階段發(fā)酵的能源轉(zhuǎn)化率提高了64%，并把原料分解成了更容易被甲烷菌利用的小分子揮發(fā)性有機脂肪酸類物質(zhì)，提高了后續(xù)的產(chǎn)甲烷能力[9]。

生物產(chǎn)酸過程也受一些其它外界因素的影響，其中初始pH值的不同，也影響著生物產(chǎn)酸過程中物料的水解和產(chǎn)酸的效率，并導(dǎo)致氫氣和甲烷產(chǎn)量的差異[10]，[11]。本文以木薯酒精廢水為原料，研究不同初始pH值下，生物產(chǎn)酸對木薯酒精廢水厭氧發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷的影響，并對比兩級厭氧消化與單級厭氧消化的能源利用率水平。

1 材料和方法

1.1 原料和接種物

木薯酒精廢水采集自木薯乙醇發(fā)酵蒸餾后從中試實驗室蒸發(fā)罐底部排出的廢醪液，COD值為46 386 mg/L。實驗用原料是由原廢醪液配水所得。接種活性污泥為污水處理廠脫水活性污泥，經(jīng)實驗室在室溫情況下厭氧馴化一年獲得。物料特性如表1所示。

表1 木薯酒精廢水與接種污泥的物料特性Table l Comparison of characteristic of material between cassava alcohol wastewater and inoculating sludge

1.2 生物產(chǎn)酸

生物產(chǎn)酸實驗在500 mL發(fā)酵罐中進行，每個發(fā)酵罐的有效工作體積為400 mL。設(shè)置4個實驗組和1個對照組，每組均重復(fù)設(shè)置3個平行實驗。向每個實驗組發(fā)酵罐中加入120 mL經(jīng)過熱預(yù)處理的接種污泥，把接種活性污泥在80℃水浴1 h；加入280 mL的木薯酒精廢水，加水至400 mL。使用3 mol/L的NaOH和HCl溶液，將初始pH值分別調(diào)節(jié)至7.5±0.2，6.5±0.2，5.5±0.2和4.5 ±0.2 。對照組設(shè)置為120 mL接種物和280 mL的自來水。生物產(chǎn)酸過程在36.0 ±0.5 ℃的恒溫水浴中自然發(fā)酵一周。實驗開始前，對裝置進行檢漏。實驗中產(chǎn)生的氣體從發(fā)酵罐的頂部空間釋放，收集在帶刻度的氣體收集器中，然后每隔預(yù)定的時間記錄產(chǎn)氣量和氫氣含量[12]。

1.3 厭氧消化

實驗組用生物產(chǎn)酸后的上清液作為底物，對照組用不經(jīng)過生物產(chǎn)酸的木薯酒精廢水為底物，分別轉(zhuǎn)移到500 mL玻璃發(fā)酵罐中，作為厭氧消化過程的底物。實驗組內(nèi)含280 mL原料和120 mL接種污泥。對照組內(nèi)含120 mL接種污泥和280 m L自來水。直接厭氧消化實驗（DAD）使用3 mol/L的NaOH和HCl溶液將初始pH值調(diào)節(jié)至7.5±0.1，實驗組不調(diào)節(jié)pH值。實驗組和對照組均置于36.0 ±0.5 ℃的水浴中。

1.4 分析方法

使用PHS-3C型pH計測定進水和出水的pH值變化。

使用福立GC9790Ⅱ型氣相色譜儀測定氣體成分，Porapak Q不銹鋼填充柱，柱溫80℃；以氮氣為載氣，流速為30 mL/min；進樣室溫度為80℃；檢測室熱導(dǎo)檢測器（TCD）的檢測室溫度為120℃；橋電流為120 mA。

使用福立GC9790Ⅱ型氣相色譜儀測定揮發(fā)性有機酸，色譜柱為30 mm×0.25 mm×0.25μm的熔融硅膠毛細(xì)管色譜；以高純氮氣作載氣，氣體流速為30 mL/min；進樣方式為分流進樣，分流比為10∶1，空氣和氫氣流速分別為400 mL/min和30 mL/min。

使用哈希COD maxⅡ在線測定儀測定進水和出水的COD。

采用苯酚-硫酸法測定碳水化合物[13]。用DNS比色法測定還原糖[1]。

1.5 計算方法

生物產(chǎn)酸率（BAR）為發(fā)酵完成后揮發(fā)性有機酸（VFA）的總量與初始生物質(zhì)的比值。比產(chǎn)氫氣量和比產(chǎn)甲烷量是指單位體積或單位干重的微生物，在任何特定廢水有機物中產(chǎn)生氫氣和甲烷的能力。

使用改進的Modified Gompertz方程模擬比產(chǎn)氫量和比產(chǎn)甲烷量[14]。

式中:y（t）為時間t時的最大比產(chǎn)氣量，當(dāng)t→∞時，y（t）→a，有Hm=a為最大比產(chǎn)氣量，mL；Rm為最大比產(chǎn)氣速率，mL/d，Rm=a·c/e；λ為發(fā)酵滯留時間，λ=（b-1）/c，d。

數(shù)據(jù)處理過程中，利用origin軟件對參數(shù)a，b，c進行擬合，然后轉(zhuǎn)換為Hm，Rm，λ的值。

利用門捷列夫公式計算出木薯酒精廢水的熱值Q，kJ/g[15]。利用式（3）計算生物產(chǎn)酸和厭氧消化完成后的能源利用效率[8]。

式中:Q為熱值；C，H，O，S分別為各元素的MLVSS百分比；E為能源利用效率，%；V為實驗測定的氣體體積，mL；m為原料干物質(zhì)質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同初始pH值對生物產(chǎn)酸的影響

2.1.1 有機物變化情況

有機物的變化如表2所示。

表2 生物產(chǎn)酸和制氫過程中有機物的降解和可溶性代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生Table 2 Degradation of organic compounds and production of soluble metabolites in bioacidification and hydrogen production

由表2可知，對木薯酒精廢水進行直接厭氧消化（DAD）對照組進行了16 h產(chǎn)氫過程。在此過程中，碳水化合物從23.31 mg/mL降低至10.05 mg/mL，還原糖從1.57 mg/mL降低至0.95 mg/mL，說明在制氫過程中微生物對糖類有所利用。揮發(fā)性有機酸出現(xiàn)明顯的積累，從285 mg/L到2 536 mg/L，其中丁酸含量最多，為1 499.15 mg/L。因此該產(chǎn)氫類型為丁酸型，pH值從7.35降低至5.7。

在pH值為7.5，6.5，5.5，4.5的初始條件下，進行168 h的生物產(chǎn)酸實驗，各實驗組生物制氫過程分別進行了32，32，32，24 h。在生物產(chǎn)酸過程中，各有機物質(zhì)和揮發(fā)性有機酸均有不同程度的降解和積累。從制氫結(jié)束到生物產(chǎn)酸期間，碳水化合物、還原糖、TS，VS，COD也會有所降解，但是程度較小。此期間各實驗組揮發(fā)性有機酸會進一步積累，從751.01～1 564.78 mg/L增加至2 917.05～7 252.49 mg/L；其中，丁酸含量減少，乙酸、丙酸的含量有所增加，pH值也有不同程度的降低。在生物產(chǎn)酸過程中，產(chǎn)氫不能持續(xù)進行的原因，一是蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的氨基酸被利用，而氨基酸產(chǎn)氫量較低；二是在產(chǎn)氫結(jié)束到生物產(chǎn)酸期間，各實驗組丙酸含量明顯增加，由85.41～471.27 mg/L增加至167.97～1 690.88 mg/L，丙酸含量增加可能是因為消耗氫氣所致。由表2可以看出，在生物產(chǎn)酸實驗中，在初始pH值為7.5，6.5，5.5和4.5條件下，產(chǎn)酸率（BAR）分別為52.70%，53.13%，43.98%和35.21%。

2.1.2 生物制氫

①比產(chǎn)氫量和比產(chǎn)氫率

圖1、圖2展示出了直接厭氧消化（DAD）的對照組和初始pH值為7.5，6.5，5.5，4.5的生物產(chǎn)酸各實驗組木薯酒精廢水厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫隨時間的變化趨勢。

圖1 比產(chǎn)氫量隨發(fā)酵時間的變化趨勢Fig.1 Trends of specific hydrogen yield with fermentation time

圖2 比產(chǎn)氫率隨發(fā)酵時間的變化趨勢Fig.2 Trends of specific hydrogen yield rate with fermentation time

接種物經(jīng)過熱處理的實驗組，發(fā)酵周期要長于接種物未預(yù)處理的DAD對照組，說明經(jīng)過熱處理的接種污泥，有效地抑制了甲烷菌的活性，而未經(jīng)過預(yù)處理的接種污泥會因為甲烷菌的存在，導(dǎo)致產(chǎn)氫提前結(jié)束。初始pH值為7.5和6.5實驗組的比產(chǎn)氫率呈一直下降的趨勢，在第4 h達(dá)到最大值，以單位質(zhì)量的MLVSS計，分別為13 mL/（g·h）和11.11 mL/（g·h）。初始pH值為5.5，4.5的實驗組和DAD對照組的比產(chǎn)氫率呈先上升后下降的趨勢，分別在第8，12 h及12 h達(dá)到最大值，以單位質(zhì)量的MLVSS計，分別為5.31，3.47，8.77 mL/（g·h）。這說明初始pH值和接種物的處理，影響著產(chǎn)氫菌群對有機物的利用速率。以單位質(zhì)量MLVSS計，初始pH值為6.5的實驗組的最高比產(chǎn)氫量為96.44 mL/（g·h），比產(chǎn)氫率為13.00 mL/（g·h）。在初始pH值為4.5的情況下，比產(chǎn)氫量和比產(chǎn)氫率要低于其它實驗組。

結(jié)合表2可以看出，各實驗組的比產(chǎn)氫量排列為6.5＞7.5＞5.5＞DAD＞4.5。這主要是因為木薯酒精廢水中懸浮固體較多，較高的pH值能夠進一步水解原料中的懸浮固體，使產(chǎn)氫菌利用的糖類物質(zhì)增多，因此會導(dǎo)致產(chǎn)氫量和發(fā)酵料液中的揮發(fā)性有機酸的增加。由表2也可以看出，生物制氫過程中，初始pH值7.5，6.5，5.5，4.5實驗組的揮發(fā)性有機酸的濃度分別為5 372.73，5 260.37，3 204.10，1 381.30 mg/L。然而，在高pH值下，同型乙酸的存在，會把氫氣和二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙酸。由表2還可以看出，在總VFA大致相同情況下，初始pH值為7.5實驗組的乙酸含量（1 564.78 mg/L）高于初始pH值為6.5實驗組的乙酸含量（1 152.71 mg/L）。這也是導(dǎo)致7.5實驗組比6.5實驗組的比產(chǎn)氫量低的原因。

②氫氣含量

用氣相色譜法對各實驗組進行檢測，7.5，6.5，5.5 ，4.5 等4個實驗組只觀察到氫氣和二氧化碳，DAD實驗組除了二氧化碳和氫氣之外，還觀察到了少量的甲烷（圖3）。

圖3 氫氣含量隨發(fā)酵時間變化的曲線圖Fig.3 The curve of hydrogen content with fermentation time

由圖3可以看出，pH值為7.5，6.5，5.5，4.5的實驗組的平均氫氣含量要高于DAD對照組。這主要是因為生物產(chǎn)酸中各實驗組的接種污泥都經(jīng)過熱處理，產(chǎn)氫菌種可以得到很好的富集。pH值為7.5 ，6.5 ，5.5 ，4.5 的實驗組和DAD對照組的產(chǎn)氫量 分 別 在 第4，4，4，16，4 h達(dá) 到 最 大 值，為26.4 47 1%，27.5 54 2%，27.2 49 3%，22.7 01 6%和19.4 70 4%。隨著大量的糖類物質(zhì)被消耗以及丙酸含量的增加，產(chǎn)氫逐漸結(jié)束，氫氣含量逐漸下降。

2.2 厭氧消化產(chǎn)甲烷

2.2.1 比產(chǎn)甲烷量和比產(chǎn)甲烷率

在生物產(chǎn)酸期間，微生物菌群會把蛋白質(zhì)、纖維素等物質(zhì)，進一步降解成更容易被甲烷菌利用的小分子有機酸，因此產(chǎn)酸率的高低影響后續(xù)產(chǎn)甲烷的趨勢，并且會進一步影響發(fā)酵周期。圖4、圖5分別為比產(chǎn)甲烷量和比產(chǎn)甲烷率隨發(fā)酵時間的變化趨勢。

圖4 比產(chǎn)甲烷量隨發(fā)酵時間的變化趨勢Fig.4 Trends of specific methane yield with fermentation time

圖5 比產(chǎn)甲烷率隨發(fā)酵時間的變化趨勢Fig.5 Trends of specific methane yield rate with fermentation time

由表2和圖4可知，初始pH值為6.5的實驗組的BAR最高（53.13%），進而獲得了最大的比產(chǎn)甲烷量為197.06 mL/g（以單位質(zhì)量的MLVSS計）。其它實驗組比產(chǎn)甲烷量的排序為7.5（176.1 mL/g）＞5.5（155.14 mL/g）＞DAD（150.1 mL/g）＞4.5（146.12 mL/g），說明在初始pH值為5.5～7.5條件下對原料進行生物產(chǎn)酸，更有利于提高甲烷的產(chǎn)量。在初始pH值為4.5時，微生物并不能對原料進行更有效的降解，致使比甲烷產(chǎn)量較低。在0～72 h，DAD對照組的比產(chǎn)甲烷量和比產(chǎn)甲烷速率高于生物產(chǎn)酸的各實驗組。這可能因為在實驗開始階段，系統(tǒng)內(nèi)未調(diào)節(jié)pH值，導(dǎo)致甲烷菌還未適應(yīng)其中的環(huán)境，因此其比產(chǎn)甲烷量和比產(chǎn)甲烷速率較低；在72 h以后，隨著產(chǎn)甲烷菌對環(huán)境的適應(yīng)，比產(chǎn)甲烷量和比產(chǎn)甲烷速率迅速地增加。

由圖5可見，初始pH值為7.5和6.5的兩個實驗組與其它實驗組不同，比產(chǎn)甲烷率的趨勢呈“N”型。這是因為在生物產(chǎn)酸過程中這兩個實驗組的VFA積累較多，在隨后的產(chǎn)甲烷過程中，產(chǎn)酸菌的生長速度快于產(chǎn)甲烷菌，造成VFA進一步積累，對產(chǎn)甲烷菌有所抑制，而導(dǎo)致比產(chǎn)甲烷率呈下降趨勢。隨著產(chǎn)甲烷菌對環(huán)境的適應(yīng)，比產(chǎn)甲烷率快速升高，生物產(chǎn)酸初始pH值為7.5，6.5，5.5，4.5 的各實驗組在120 h后，以單位質(zhì)量MLVSS計的比產(chǎn)甲烷率達(dá)到最大值，分別為11.2 3，1.3 7，1.1 5，1.0 mL/（g·h）；DAD對照組比產(chǎn)甲烷率在24 h達(dá)到最大值，即1.1 3 mL/（g·h）。隨著發(fā)酵結(jié)束，比產(chǎn)甲烷率逐漸下降。

2.2.2 甲烷含量

圖6為甲烷含量隨發(fā)酵時間的變化趨勢。由圖6可知，各生物產(chǎn)酸實驗組的甲烷含量峰值出現(xiàn)時間要早于DAD對照組；初始pH值7.5，6.5，5.5 ，4.5 和DAD實驗組的最大甲烷含量分別為54.2 5%，61.8 7%，55.3 4%，53.8 4%和55.8 8%；其中，初始pH值6.5 實驗組的甲烷含量最高，其次為DAD對照組。雖然DAD對照組的最大甲烷含量要高于初始pH值7.5 ，6.5 ，5.5 實驗組，但是平均甲烷含量低于其它各實驗組。

圖6 甲烷含量隨發(fā)酵時間的變化曲線圖Fig.6 The curve of methane content following with fermentation time

2.3 動力學(xué)參數(shù)

利用以上所得數(shù)據(jù)及式（1），對比產(chǎn)氫量和比產(chǎn)甲烷量進行擬合，獲得動力參數(shù)最大比產(chǎn)氣量、最大比產(chǎn)氣速率和滯留時間（表3）。

表3 生物產(chǎn)酸產(chǎn)氫和厭氧消化產(chǎn)甲烷動力學(xué)參數(shù)比較Table 3 Comparison of kinetic parameters between acetogenic H2-production and anaerobic CH4-production

由表3可知，對比產(chǎn)氫量和比產(chǎn)甲烷量進行擬合，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，擬合程度較高。在生物制氫階段，最大比產(chǎn)氫量排序為6.5（90.63 mL/g）＞7.5（76.87 mL/g）＞5.5（58.66 mL/g）＞DAD（51.89 mL/g）＞4.5（31.87 mL/g）（以單位質(zhì)量的MLVSS計）。擬合結(jié)果與本實驗數(shù)據(jù)的誤差分別僅為6.02%，5.0%，1.13%，0.21%，3.77%。擬合的最大比產(chǎn)氫速率的排序為6.5＞DAD＞7.5＞5.5＞4.5。本實驗所得數(shù)據(jù)的最大比產(chǎn)氫速率為7.5＞DAD，造成誤差的原因是前期產(chǎn)氫趨勢不穩(wěn)定而造成曲線擬合得不準(zhǔn)確。經(jīng)過熱處理的接種污泥在初始pH值7.5，6.5實驗組的滯留時間較短，pH值5.5 ，4.5 實驗組的發(fā)酵滯留期較長。在厭氧消化產(chǎn)甲烷過程中，最大比產(chǎn)甲烷量的排序為6.5（199.3 3 mL/g）＞7.5 （177.0 4 mL/g）＞5.5 （156.2 6 mL/g）＞DAD（154.7 5 mL/g）＞4.5 （148.0 6 mL/g）（以單位質(zhì)量的MLVSS計），與本實驗的誤差分別僅為1.1 4%，0.5 3%，0.7 2%，3.0 %，1.3 1%；擬合的最大比產(chǎn)甲烷速率排序為7.5 ＞6.5 ＞5.5 ＞4.5 ＞DAD，而實驗所得數(shù)據(jù)為DAD＞4.5。這是因為在實驗過程中，調(diào)節(jié)DAD對照組pH值而造成的實驗誤差所致。DAD對照組的發(fā)酵滯留期最短，其次為初始pH值為6.5 ，7.5 ，5.5 ，4.5 實驗組。

2.4 能源轉(zhuǎn)化效率

由實驗數(shù)據(jù)所得的累計產(chǎn)氫量和累計產(chǎn)甲烷量如表4所示。根據(jù)式（2），已知氫氣的熱值為12.8 60 J/mL，甲烷的熱值為35.8 22 J/mL，計算出木薯酒精廢水的熱值為14 700 J/g。根據(jù)式（3）計算出各實驗組能源轉(zhuǎn)化率，如圖7所示。

表4 各實驗組累計產(chǎn)氫量和累計產(chǎn)甲烷量Table 4 The column of cumulative hydrogen production and methane production

圖7 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫氣和甲烷過程中的能源利用率Fig.7 The Energy efficiency rate in the anaerobic process of H2-production CH4-production

由圖7可知，在產(chǎn)氫過程中，實驗組7.5，6.5，5.5 ，4.5 及DAD對照組的能源利用率分別為8.7 7%，10.4 5%，6.4 3%，3.5 9%，5.6 1%。可見，在生物厭氧發(fā)酵制氫過程中，微生物對原料的利用率不高，導(dǎo)致能源利用率較低。在隨后的產(chǎn)甲烷過程中，實驗組7.5，6.5，5.5，4.5及DAD對照組的能源利用率分別為53.17%，59.49%，46.83%，44.12%，45.3 2%，比產(chǎn)氫過程中的能源利用率有了明顯的提高。在氫氣和甲烷聯(lián)產(chǎn)過程中，實驗組7.5 ，6.5 ，5.5 ，4.5 及DAD對照組的總能源利用率分別為61.9 4%，69.9 4%，53.2 6%，47.7 1%，50.9 3%。可以看出，在初始pH值為5.5 ～7.5 時，對原料進行生物產(chǎn)酸168 h后再進行厭氧消化實驗，比直接厭氧消化實驗的能源利用率都有一定程度的提高，最多可提高19.0 1%；在初始pH值4.5 情況下，會影響微生物對原料的利用，進而導(dǎo)致能源利用率下降。

3 結(jié)論

在生物產(chǎn)酸過程中，各實驗組的VFA都有不同程度的積累，其中產(chǎn)氫類型為丁酸型，初始pH值對生物產(chǎn)酸率有著顯著的影響。初始pH值為4.5 ，5.5 ，6.5 ，7.5 實 驗 組 的 生 物 產(chǎn) 酸 率 分 別 為35.2 1%，43.9 8%，53.1 3%，52.7 0%，其中初始pH值為6.5 的產(chǎn)酸率最高。這種現(xiàn)象進一步影響后續(xù)發(fā)酵產(chǎn)甲烷的性能。

利用Modified Gompertz模型分析木薯酒精廢水各實驗組厭氧發(fā)酵過程中的比產(chǎn)氫量和比產(chǎn)甲烷量，顯示出較好的相關(guān)性。在生物制氫階段，最大比產(chǎn)氫量排序為6.5＞7.5＞5.5＞DAD＞4.5。在厭氧消化產(chǎn)甲烷過程中，最大比產(chǎn)甲烷量的排序為6.5 ＞7.5 ＞5.5 ＞DAD＞4.5 。初始pH值為6.5 實驗組的比產(chǎn)氫量和產(chǎn)甲烷量最大，分別為90.6 3 mL/g和199.3 3 mL/g。

木薯酒精廢水聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷的兩級厭氧消化實驗中，初始pH值為7.5，6.5，5.5，4.5實驗組和DAD對照組中的能源轉(zhuǎn)換效率分別為61.9 4%，69.9 4%，53.2 6%，47.7 1%，50.9 3%。其中，初始pH值為6.5 實驗組的兩級厭氧消化的能源轉(zhuǎn)化率最高，比直接厭氧消化提高了19.0 1%。