餐厨垃圾与污泥高固体联合厌氧产沼气的特性

由表3可知，餐厨垃圾与污泥比例为30:30（VS比为1.86）时，BDA达76.9%，皆高于其他原料比例。此外，此原料比例亦可明显提高VS及TS的去除率，分别达63.6%和55.5%。这可能是因为相比较于其他比例，餐厨垃圾与污泥比例为30:30时，更有效地改善了混合发酵底物的营养成分，从而促进了厌氧混合菌群的生长及代谢活性[1，26]。
2.3原料比例对厌氧发酵过程抑制的影响
前人研究发现过高的VFAs浓度可抑制厌氧微生物菌群，特别是产CH4菌群的活性，并可能造成pH值下降[27]。
餐厨垃圾与污泥高固体浓度联合厌氧发酵产气结束后VFAs浓度和pH值如表4所示。
表4餐厨垃圾与污泥联合厌氧发酵结束后VFAs和pH值

由表4可知，当混合底物以餐厨垃圾为主时，发酵结束后pH值显著降低了2~3个单位，此时VFAs浓度分别达13.6g/L（K）、11.8g/L（A）和11.1g/L（B），这说明以餐厨垃圾为主的混合底物进行TS质量分数为12%的高固体浓度厌氧发酵过程易导致酸的累积，从而抑制产甲烷过程；而当以污泥为主时，虽然VFAs在发酵过程中最高达到9.8g/L，但结合图1发现甲烷含量保持相对稳定，且pH值在发酵前后变化量为±0.2个单位，表明产甲烷过程并未受到明显的抑制。这是因为以污泥为主的混合发酵底物含有大量的蛋白质，其降解、释放并转化形成的铵可进一步转化为碳酸氢铵，不仅提高了碱度，而且增强了系统的缓冲能力[27]。此外，污泥本身的碱度较高，这可中和产生的部分VFAs[8]。
3结论
1）原料比例可影响沼气日产率在整个发酵期间的变化。当底物中餐厨垃圾含量较高时，沼气日产率呈现先快速上升，而后迅速下降，最后随着发酵时间的延长逐渐下降的过程，发酵前5d为产气高峰阶段，甲烷含量在整个发酵期间低于60%。当以污泥为主时，沼气日产率在发酵前25d呈上下起伏波浪状变化，之后逐渐下降直至发酵结束，发酵过程中甲烷含量于发酵前5d迅速上升至50%，之后缓慢提高并稳定在70%左右，且污泥比例越大沼气中甲烷含量越高。
2）累积沼气产率随污泥在混合底物中比例的提高呈先上升后下降的变化。当餐厨垃圾与污泥二者比例为30:30时，累积沼气产率达最高值，为612mL/gVS。与餐厨垃圾或污泥单独厌氧发酵相比较，分别提高了2.5倍和1倍。此外，在30:30原料比例条件下，累积甲烷产率、生物转化产甲烷效率和VS去除率分别为327mL/gVS、76.9%和63.6%。
3）混合底物中以餐厨垃圾为主时，厌氧发酵过程易导致VFAs的累积，pH值降低2～3，产甲烷过程受到显著抑制。污泥所占比例的上升可明显缓解这种抑制作用。
[参考文献]略