餐厨垃圾与纤维素类有机废弃物混合发酵新进展

2023-11-17 理论教育版权反馈

【摘要】：如何充分利用这些资源而又使环境不受污染是现代农业面临的难题，厌氧发酵产沼气技术是实现餐厨垃圾和纤维素原料资源化利用的可行途径。

The Research Progress on Anaerobic Co-Digestion of Kitchen Waste and Organic Waste Containing Cellulose

陶雨蒙高树梅* 韩思超唐天明（嘉兴学院生物与化学工程学院，嘉兴314001）

Tao Yumeng Gao Shumei* Han Sichao Tang Tianming(College of Biological and Chemical Engineering，Jiaxing University，Jiaxing 314001)

摘要混合发酵技术不仅为有机固体废弃物的资源化利用提供了一条变废为宝的重要途径，而且能够避免单独发酵存在的酸抑制或氨氮抑制问题。介绍了秸秆等纤维素类有机固体废弃物和餐厨垃圾混合发酵的研究概况、发酵底物的预处理方法等；重点阐述了碳氮质量分数比、微量元素、有机负荷率以及温度、pH 对混合厌氧发酵的影响，并对混合厌氧发酵的研究和应用进行了展望。

关键词：混合发酵预处理影响因子餐厨垃圾有机固体废弃物

Abstract Anaerobic co-digestion technology could not only provide an important approach to resource utilisation for organic solid waste,but also avoid the acid inhibition or ammonia inhibition problem existing in separate fermentation technology.The research progress on anaerobic co-digestion of cellulose contained organic solid waste such as straws and kitchen waste was summarised,whilst the pre-treatment of fermentation substrates was introduced as well.The influencing factors including carbon to nitrogen ratio,trace elements,organic loading rate,temperature and pH values were focused on elaboration.Finally,prospects of the research and application about the anaerobic co-digestion were reviewed.

Key words：Co-digestion Pre-treatment Inf luencing factor Kitchen waste Organic solid waste(www.chuimin.cn)

浙江省自然科学基金，编号：LQ17E080013；浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划项目，编号：2017R417029；嘉兴学院重点SRT 项目，编号：851716045，嘉兴学院博士启动基金，编号：70516013。

第一作者陶雨蒙，女，1995年生，在读本科生。

*通信联系人，gaoshumei@mail.zjxu.edu.cn。

随着经济的发展和生活水平的提高，人们对能源的需求量日益增加，目前大约有88%的能量需求是依靠化石燃料来满足[1]。然而化石燃料的燃烧和生产会释放出各种有毒有害气体，不仅会对环境造成巨大的危害，同时还会危害人类自身健康。与此同时，城市生活垃圾产量也在不断增长，其中餐厨垃圾在我国城市生活垃圾中占有较大的比例，据报道，我国餐厨垃圾年生产量已经超过6 000×104t[2]。因其富含大量有机物和营养元素，可能会产生恶臭和其他环境问题，餐厨垃圾已成为影响城市卫生和市民健康的重要环境问题。餐厨垃圾的传统处理方式包括填埋、焚烧、堆肥和用作饲料，填埋会导致如恶臭、有毒气体释放，地下水污染和土地浪费等环境问题[3]。然而，由于餐厨垃圾的主要是成分是糖、蛋白质、脂肪等有机物，可生物降解性较高，若厌氧发酵处理，能产生大量沼气，因此成为优良的厌氧消化底物。除了餐厨垃圾之外，纤维素类有机废弃物也是一类数量庞大的资源，如林木资源、农作物秸秆、禽畜粪便和生活垃圾等，其中，各种农作物秸秆年产量高达数亿吨[4]。如何充分利用这些资源而又使环境不受污染是现代农业面临的难题，厌氧发酵产沼气技术是实现餐厨垃圾和纤维素原料资源化利用的可行途径。

目前，已有较多的研究者对餐厨垃圾与农作物秸秆单独厌氧消化过程进行研究，结果表明，餐厨垃圾单独厌氧消化易导致挥发性脂肪酸（VFAs）与总氮（TAN）的积累，产甲烷菌活性受抑制，系统难以稳定高效运行[5]；农作物秸秆含有大量木质纤维素，结构复杂，不易在厌氧条件下被酶和微生物降解，秸秆直接进行厌氧消化的结果不理想。如果将餐厨垃圾与秸秆以一定比例混合，进行混合厌氧消化，将有利于反应体系的营养均衡，调节物料碳氮比（C/N）达到适宜厌氧消化的范围（20～30），从而提高系统稳定性，实现较高的产甲烷潜力与物料降解率[6-7]。

餐厨垃圾与纤维素类有机废弃物混合发酵新进展

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