温度对厨余垃圾两相厌氧消化中水解和酸化过程的影响

第27卷第8期2006年8月环境科学ENVIRONMENTALSCIENCEV01．27．NO．8Aug．，2006温度对厨余垃圾两相厌氧消化中水解和酸化过程的影响赵杰红，张波，蔡伟民(上海交通大学环境科学与工程学院，上海200240)摘要：实验考查了厨余垃圾在4个温度(25℃、37℃、40℃、50℃)条件下的水解率、挥发酸(VFA)产量和速率、乳酸产量和有机酸的组成．结果表明：温度对水解和酸化过程均有较大影响，在小于37C范围内水解率和酸化率均随温度升高而增加，最大的VFA浓度在37℃下获得，达344g／L．超过37℃，酸化率下降而水解率继续增加，最大水解率在50℃下获得达82％．VFA中以甲酸和乙酸为主，并有少量丙酸和丁酸产生，同时乳酸浓度一直较高．通过实验确定了厨余垃圾水解酸化过程的最优温度条件为37℃．关键词：厌氧；水解；酸化；温度；厨余废物中圈分类号：X705文献标识码：A文章编号：0250—3301(2006)O8．1682．05InfluenceofTemperatureonHydrolysisandAcidogenesisofKitchenWastesinTwo．PhaseAnaerobicDigestionZHAoJie—hong，ZHANG13o，CAIWei—min(SCholofEnvironmentalScience&Engineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：TheexperimentevaluatedthesolubilizationrateandVFAproductionrateofkitchenwasteswithcontrolled．temperatureat25℃，37℃，40℃and50℃，andsubsequentlyinvestigatedthelacticacidproductionandconstituentsofindividualorganicacidsatvarioustemperaturelevels．Resultsshowthattheincreaseoftemperaturewhenbelow37℃mayimprovebothhydrolysisandacidogenesisratesandacidogenesisratedecreaseswhilehydrolysisrateincreasesabove37℃．ThemaximumVFAconcentrationof34．4g·Lwasachievedat37℃andahigherhydrolysisrateof82％wasobtainedat50℃．FormicandaceticacidwerepredominantVFA，whilepropionicandbutyricacidtookarelativelylittlepart．Andlacticacidconcentrationremainedrelativelyhigh．Accrodingtotheexperimentanoptimumtemperaturetooptimizebothhydrolysisandacidificationis37℃．Keywords：anaerobic；hydrolysis；acidogenesis；temperature；kitchenwastes采用厌氧消化技术处理厨余垃圾可以同时实现垃圾减量和能源的回收，因此在土地紧缺和能源紧张形势日益严峻的今天得到越来越广泛的认可、研究与应用随着对厌氧消化工艺研究的深入，研究者们逐渐意识到，由于厨余垃圾中含有高浓度有机颗粒物，水解酸化成为整个过程的限速步骤_1．2j．不少研究者建议采用两相厌氧消化系统以提高水解酸化率_3j．也有很多研究者通过优化操作参数【4,5j、采用预处理以增大溶解性促进复杂底物的水解酸化过程．但是迄今为止，关于温度对厨余垃圾水解酸化过程的影响研究得很少．而Mostafa等_9对小麦磨粉厂垃圾的水解酸化过程的研究结果表明，当温度控制在35℃、37℃、40℃条件下时VFA的产量及产生速率均有较大差异，说明温度是影响水解酸化过程的一个重要因素，较小范围的温度变化也对水解酸化过程产生较大的影响．因此本文拟就温度对厨余垃圾两相厌氧消化中水解酸化过程的影响进行比较详细、全面的探讨，为开发厨余垃圾的高效厌氧消化处理方法提供依据和借鉴1材料与方法1．1厨余垃圾的来源本试验所用的厨余垃圾取自上海交通大学西区食堂．垃圾中主要包括米饭、蔬菜、肉、蛋、豆腐、鱼虾和盐等．新取来的垃圾充分混合后进入小型搅碎机粉碎，粉碎过程中适量加水以减少机械阻力，提高粉碎效果和均质化程度，预处理后的垃圾放入4C冰箱保