含盐量对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响-王攀

第一作者：王攀，女，１９８３年生，博士，讲师，主要从事固体废弃物资源化利用技术研究。＃通讯作者。＊“十二五”国家科技支撑计划项目（Ｎｏ．２０１２ＢＡＣ２５Ｂ０１）；北京市自然科学基金资助项目（Ｎｏ．８１４４０４１）；青年教师创新团队项目（Ｎｏ．ＰＸＭ２０１３－０１４２１３－０００１０６）。含盐量对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响＊王攀李冰心黄燕冰任连海＃（北京工商大学食品学院，北京１０００４８）摘要在中温（３５℃）和高温（５５℃）条件下，研究了不同含盐量（质量分数分别为０、１％、２％、３％、４％、５％）对餐厨垃圾干式厌氧发酵过程中日产气量、累积产气量、总固体（ＴＳ）、挥发性固体（ＶＳ）、沼气成分的影响。结果表明，在中温和高温条件下，当含盐量为３％（质量分数）时累积产气量均达到最高值，分别为１２４４、１４１９ｍＬ。此时，ＴＳ、ＶＳ的去除率也最高，中温时的去除率分别为４３．２％、４５．６％，高温时的去除率分别为４８．３％、５０．９％。餐厨垃圾干式厌氧发酵过程中沼气的甲烷含量逐渐升高，第２８天时达到最高；含盐量为３％时中温和高温厌氧发酵条件下甲烷含量最高，分别为７８．７％（体积分数，下同）、９０．０％。关键词餐厨垃圾含盐量干式厌氧发酵ＤＯＩ：１０．１５９８５／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－３８６５．２０１５．０５．００６ＥｆｆｅｃｔｏｆｓａｌｔｃｏｎｔｅｎｔｏｎｄｒｙａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｆｏｒｆｏｏｄｗａｓｔｅＷＡＮＧＰａｎ，ＬＩＢｉｎｇｘｉｎ，ＨＵＡＮＧＹａｎｂｉｎｇ，ＲＥＮＬｉａｎｈａｉ．（ＳｃｈｏｏｌｏｆＦｏｏｄａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４８）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓａｌｔｃｏｎｔｅｎｔ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｓｗｅｒｅ０，１％，２％，３％，４％，５％）ｏｎｄａｉｌｙｂｉｏｇａｓｙｉｅｌｄ，ｃｕ－ｍｕｌａｔｉｖｅｂｉｏｇａｓｙｉｅｌｄｓ，ｔｏｔａｌｓｏｌｉｄｓ（ＴＳ），ｖｏｌａｔｉｌｅｓｏｌｉｄｓ（ＶＳ）ａｎｄｂｉｏｇａｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｆｏｒｄｒｙａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎｏｆｆｏｏｄｗａｓｔｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｔｍｅｓｏｔｈｅｒｍａｌａｎｄｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ（３５℃ａｎｄ５５℃）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｂｉｏｇａｓｙｉｅｌｄｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄａｔｓａｌｔｃｏｎｔｅｎｔｏｆ３％ｕｎｄｅｒｂｏｔｈ３５℃ａｎｄ５５℃，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅ１２４４ｍＬａｎｄ１４１９ｍＬ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｍａｘｉｍｕｍｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｓｏｆＴＳａｎｄＶＳｗｅｒｅａｌｓｏｏｂｔａｉｎｅｄａｔｔｈｉｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｗｉｔｈｔｈｅＴＳａｎｄＶＳｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｓｗｅｒｅ４３．２％，４５．６％ａｔ３５℃ａｎｄ４８．３％，５０．９％ａｔ５５℃，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｍｅｔｈａｎｅｃｏｎｔｅｎｔｒａｉｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｉｍｅｅｘｔｅｎｄｅｄａｎｄｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｏｎｔｈｅ２８ｔｈｄａｙ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｌｔｃｏｎｔｅｎｔｏｆ３％，ｔｈｅｍａｘｉｍａｌｍｅｔｈａｎｅｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅ７８．７％（ｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ）ａｎｄ９０．０％ａｔ３５℃ａｎｄ５５℃，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｏｄｗａｓｔｅ；ｓａｌｔｃｏｎｔｅｎｔ；ｄｒｙａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ随着我国经济持续增长、餐饮业日益繁荣，城市餐厨垃圾的产量越来越大。餐厨垃圾呈固液混合态，主要的化学成分有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等，同时含有少量氮、磷、钾、钙、钠、镁、铁等微量元素。其富含碳水化合物并且易于降解，是一种很好的厌氧发酵基质［１－２］。餐厨垃圾含有一定盐分（氯化钠），含盐量一般为２％（质量分数，下同）～５％，且其随着地域饮食习惯的不同而有显著差异。含盐量的高低对餐厨垃圾厌氧消化有一定影响。雷中方［３］的研究认为，盐对微生物的作用主要是Ｎａ＋毒性，反应体系中Ｃｌ－含量基本保持不变，未经驯化的微生物在Ｎａ＋质量浓度为５００～２０００ｍｇ／Ｌ时即受轻度抑制，随着Ｎａ＋浓度升高微生物酶活性降低甚至失去活性从而影响体系的甲烷产率。但一定浓度的含盐量可促进酶反应，并且对维持膜平衡和调节渗透压有重要作用［４］５９７。还有研究认为，Ｎａ是甲烷菌生长繁殖所必需的元素，Ｎａ＋有助于合成三磷酸腺苷或促进烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（ＮＡＤＨ）的氧化，有利于微生物代谢［５］。因