探析餐厨垃圾厌氧发酵和沼渣的资源化利用

摘 要：餐厨垃圾作为生活垃圾的组成部分，有其自身的特点，可以采用厌氧发酵技术实现餐厨垃圾的减量化处理。本文探讨不同投加量、含盐量、含油量对餐厨垃圾中温产甲烷潜能的影响，实现餐厨垃圾的沼气资源化利用。

關键词：餐厨垃圾;厌氧发酵;沼气;资源化

餐厨垃圾成分极其复杂，富含较高的水分、油脂和盐分，有利于生物发酵降解，如果未经合理处置也会产生臭气及刺激性气体，对空气和水体带来较大的污染和影响。为此要采用厌氧发酵技术进行餐厨垃圾的减量化处理，使餐厨垃圾转变为沼气，实现餐厨垃圾的资源化利用。

一、 餐厨垃圾及厌氧发酵技术概述

餐厨垃圾处理方法主要包括有：（1）破碎法。进行餐厨垃圾的直接破碎、粉碎处理，与水混合直接排入排水管网，操作简单，经济实用，然而增大了污水处理的压力，不利于后续处理。（2）饲料化。餐厨垃圾通过分选、脱水、脱脂、烘干、破碎的方式，制造出营养丰富的动物饲料，将有机质进行微生物降解转化为高含量的蛋白质产物。（3）填埋法。对餐厨垃圾直接填埋于垃圾填埋场中，尽管该法的处理效率高，然而会在填埋中生成大量的渗滤液，对地表水、地下水和环境带来污染。（4）焚烧法。将餐厨垃圾与其他垃圾混合焚烧进行集中处理，实现餐厨垃圾的减容减量化。（5）堆肥法。通过微生物降解作用进行餐厨垃圾的有机物降解，使之成为相对稳定的腐殖质。

厌氧发酵技术是在无氧/缺氧的环境下，在厌氧和兼性厌氧菌的微生物作用下，将有机物降解为小分子物质，实现餐厨垃圾的无害化资源化处理。在餐厨垃圾厌氧发酵的过程中，存在以下影响因素：（1）预处理。可以通过物理预处理的方式，进行餐厨垃圾的机械预处理和破碎，推进厌氧发酵的进行。还可以通过化学预处理的方法，采用酸碱浸泡、热处理等方式进行餐厨垃圾的预处理，提高厌氧发酵累积产氢量。还可以采用生物预处理的方式，在微生物的作用下水解餐厨垃圾，提高产气量。（2）温度。在30～40℃的中温、50～60℃的高温条件下，能够保持较高的反应速率和产气速率。（3）pH和挥发性脂肪酸。不同的pH条件下的产酸菌、产甲烷菌和酶的活性存在较大变化，对厌氧发酵过程有较大的影响。（4）有机负荷。在有机负荷为0.75～1.25g/L时，能够保持相对稳定的可溶性化学需氧量和氨氮含量，提高沼气产量和产率。（5）氨氮。在微生物作用下通过降解蛋白质、氨基酸生成氨氮，当氨氮的浓度在800mg/L以上时，会抑制厌氧颗粒污泥产甲烷菌的活性，并随着氨氮含量的增加，抑制程度递增。（6）消化液回流。厌氧发酵后的残余物会重新回流至反应器，当有机负荷较低时，消化液的适量回流可以促进甲烷菌的活性，提高厌氧发酵所需的微生物浓度，提高产气量;当有机负荷较高时，极易导致VFAs和盐分的积淀，不利于厌氧发酵的顺利进行。（7）含盐量和含油量。含盐量过高会抑制微生物的生长，较高的油类物质会影响甲烷菌的活性。

二、 餐厨垃圾厌氧发酵及沼渣的资源化利用分析

（一）不同投加量的厌氧发酵实验及影响分析

采用批次发酵的方式进行餐厨垃圾厌氧发酵实验，每个发酵罐接种污泥量为500g，污泥接种前进行脱气处理，剔除残留在污泥中的生物降解有机物，持续3天基本没有甲烷生成，在向每个发酵罐投加不同量后进行加水稀释，并在发酵罐达到有效容积后，向每个发酵罐通入2.5L氮气，形成厌氧环境。

当投加量为25%、30%时，产气量下降速率较快;当投加量为35%时，反应器中生成的VFAs较快，抑制了甲烷菌的活性;在反应持续6天的条件下，当投加量为30%时，发酵罐的产气量到达最大值。并且，当投加量为20%时，发酵罐的产甲烷含量能够达到50%以上，TS和VS去除率也达到最大值。当投加量为35%时，发酵罐中的VFAs持续增加直至3300mg/L。

（二）不同含盐量的厌氧发酵实验及影响分析

在上述实验条件下，对发酵罐中的发酵液进行电感耦合等离子体发射光谱的测定，向每个发酵罐中通入2.5L氮气，形成厌氧环境。当发酵罐中含盐量为20g/L时，餐厨垃圾厌氧发酵过程被完全抑制，发酵罐的日产气量下降，最终停止产气。不同含盐量产气中的甲烷含量也产生较大变化，当反应第1天时产气较多，基本排除原有的氮气，0g/L、1g/L、5g/L、10g/L、15g/L含盐量的发酵罐产气中的甲烷含量大体相同，而20g/L含盐量的发酵罐产气较少，甲烷含量最低;当反应持续进行时，1g/L含盐量的发酵罐的产气时间最长，其产气中甲烷的比例最高，显示出较高的产甲烷菌的活性特点，并能够最有效地去除餐厨垃圾中的TS和VS。

（三）不同含油量的厌氧发酵实验及影响分析

通过实验分析可知，20g/L相较于15g/L含油量的发酵罐来说，产气量更低，产气时间更短，可见较高的油脂含量会对餐厨垃圾厌氧产气效果形成抑制作用，并在发酵后期出现VFAs的快速累积，抑制产甲烷菌活性的浓度，并会骤然终止产气过程。

三、 小结

综上所述，餐厨垃圾的厌氧发酵和沼渣的资源化利用是研究课题，要通过实验分析不同投加量、含盐量、含油量对厌氧发酵的影响，选取适宜的投加量、油脂含量和Na+浓度，实现产气量及甲烷含量的提升，避免反应器出现酸累积的问题，利用厌氧环境中微生物发酵生成的沼气进行资源化利用。

参考文献：

[1]章涛，黄天寅，刘锋，等.SRT对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响研究[J].中国给水排水，2017（5）.

[2]王攀，李冰心，黄燕冰，等.含盐量对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响[J].环境污染与防治，2015（5）.

作者简介：李创，南京市万德斯环保科技股份有限公司。