餐厨垃圾厌氧产氢研析进展.pdfVIP

21306年固体废物资源化与循环经济学术会议 北京2006年10月20--22曰 餐厨垃圾厌氧产氢研究进展 牛冬杰、刘常青 (长江水环境教育部重点实验室，同济大学环境科学与工程学院，上海，200092) 摘要：本文针对餐厨垃圾厌氧产氢研究的进展进行了综述，并对未来研究发展方向进行 了展望。 餐厨垃圾产生量逐年增长，我国目前日产生量已超过20000t。随着能源危机的加剧和餐 厨垃圾处理需求的日益增长，餐厨垃圾厌氧发酵产氢技术正成为研究的热点。由于餐厨垃圾成 分复杂，有机物厌氧产氢过程影响因素多，餐厨垃圾厌氧产氢过程大部分仍处于实验室研究阶 段。本文对国内外餐厨垃圾厌氧产氢过程研究现状进行了概述，分析了研究的发展方向。 1餐厨垃圾厌氧产氢工艺研究进展 餐厨垃圾厌氧消化过程可分为干发酵、低固体发酵和半固体发酵。餐厨垃圾的含水率一般 在80％左右，在不进行稀释的厌氧干发酵过程中，物料的酸化过程往往导致发酵系统无法启 动或者稳定性极差。目前国外主要采取稀释的方式对餐厨垃圾进行低固体发酵。Sang．Hyoun Kim等【l’采用血清瓶批式试验，进行了餐厨垃圾与污泥联合产氢潜力及含水率影响的研究，含 水率97％条件下，产氢潜力达到122．9 mL mL／g(碳水化合物COD)，最大产氢速率为111．2 Han掣副研究了厌氧渗滤床的稀释率对餐厨垃圾的产氢影响，当稀释率 H2／(gVSS．h)。Sun．Kee (D)为4．5d．1时，总发酵效率达到最高(58％)。SHINA等p’研究了高温和中温条件下餐厨 垃圾厌氧产氢的工艺，结果表明：中温条件下餐厨垃圾与污泥厌氧处理过程中有甲烷产生，而 高温条件下无甲烷产生，且氢气产量高于中温条件，利用10 VSL叫的餐厨垃圾底物可以得 g m01．H纠mol己糖范围内波动，丁酸是最主要 到最大氢气浓度为69％(v／v)，氢气产量在0．9—1．8 的液态产物，丁酸和乙酸、丙酸的浓度分别为54--60％，22-31％and0．3--1％，并研究了两种不 同条件下的微生物。Chena等14’用蔗糖、脱脂牛奶和餐厨垃圾进行了厌氧产氢动力学研究，结 果表明，随着底物量的增加，氢气的产量和产率都随之增加，蔗糖、脱脂牛奶和餐厨垃圾的最 大氢气产量分别为234，119，和101COD，高浓度底物导致pH值的快速下降(pH4)。 mL／g 动力学模拟表明底物中碳水化合物的含量是最大产氢率的限制因素。 Kang等【5l研究表明：餐厨垃圾在发酵的初期产生的大量挥发酸(VFAs)能引起系统pH 值急剧下降，导致系统产气停滞。Ghanem等16】通过研究认为，挥发酸的累积会导致系统产气 J研究表明， 的停滞，但当减少挥发酸的浓度时，系统产气能力能得到恢复。另外，Q．Wang等【7 乳酸发酵能抑制其他细菌生长，进而影响到餐厨废物发酵的启动与进程。 低固体发酵虽然便于启动，但通常会带来废水和高能耗等问题，而干发酵能较好地解决以 上问题，且在系统投资、设备效率、发酵物料的综合利用等方面具有明显的优势。但发酵周期 长、产气率较低等问题仍制约整体技术研究进展。 2餐厨垃圾单组分厌氧产氢研究进展 利用餐厨垃圾作为基质进行厌氧产氢过程中各因素难于控制的主要原因在于其组分复杂， 每一组分如淀粉、蛋白质、脂肪等都需要特定的外界环境以及微生物条件才能获取最佳产氢条 件。因此，很多学者针对各单一组分分别开展了厌氧产氢的基础理论研究。具体内容包括：各 组分厌氧产氢的可行性、产氢潜能、生态因子等。 Herbert H．P．Fang[8】等以米饭浆料为底物，开展了厌氧产氢过程研究，结果表明：采用经过 100(2处理过的厌氧活性污泥作为接种物，5．59碳水化合物几的米饭浆料的最佳产氢条件为pH 合物)，液态产物主要是乙酸和丁酸。系统分离的微生物经过鉴定为未知菌种梭茵属44a—T5zd。 Okamoto等19】以100℃，15