生物表面活性剂烷基多苷对餐厨垃圾厌氧发酵产挥发性酸的影响

发布时间：2020-03-10 16:32

【摘要】：通过向餐厨垃圾厌氧发酵系统中投加生物类表面活性剂烷基多苷(APG)的方式,探究了APG对餐厨垃圾研究发酵生产挥发性脂肪酸的影响。结果表明,APG的最佳投放量为0.12 g·(g TSS)~(-1)(总悬浮固体),最佳挥发性脂肪酸(VFA)的产量为18.9 g·L~(-1),相应的发酵时间为6 d。机理研究表明,APG能够促进餐厨垃圾中多糖和蛋白质的释放,抑制甲烷的产生。进一步研究发现,APG自身分解会产生VFA,但VFA的产量远远小于对餐厨垃圾厌氧厌氧分解值。
【图文】：

示意图,反应装置,示意图,餐厨垃圾

含量(121．3±5．6)gCOD·L－1，蛋白质含量(31．6±2．4)gCOD·L－1。APG购买于上海某生物科技公司，其纯度达到98．5%。接种污泥取自实验室UASB反应器中厌氧发酵污泥，接种污泥的基本特性如下:pH=6．8±0．2，TSS=(15450±310)mg·L－1，VSS=(11500±225)mg·L－1，蛋白质=(8560±89)mg·L－1，多糖=(1250±68)mg·L－1，溶解性COD=(226．5±12)mg·L－1，VFA=(12．3±2)mg·L－1。1．2APG浓度对餐厨垃圾厌氧产酸的影响本实验在5个有效体积为1．0L的厌氧反应器中进行(实验装置见图1)。首先，向厌氧反应器中投加0．6L预处理后的餐厨垃圾发酵基质，随后投加0．2L的接种污泥，发酵基质与餐厨垃圾的体积比为3∶1。最后向上述反应器中投加不同含量的APG，使其含量分别为0、0．06、0．12、0．24和0．36g·(gTSS)－1。另一个反应容器中添加1．0gAPG，然后补充0．6L的自来水和0．2L的接种污泥，此反应器作为空白对照组，探究APG自身分解对VFA的贡献量。最后，往上述反应器中鼓入氮气(5min)以保证厌氧环境，并至于(35±1)℃的水浴锅中，控制发酵周期为12d。1．3分析方法pH、TSS、VSS和SCOD的检测参照文献［11］。蛋白质采用Folin-酚法测定，以牛血清蛋白为标准底物［12］。还原性糖类采用蒽酮比色法测定，以葡萄糖为标准底物［13］。VFA采用Agilent6890N进行检测，该气相色谱配有FID检测器和DB-WAXETＲ柱子(30m×0．53mm×1．0mm)。本实验中SCFA主要检测乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸和异戊酸这6种小分子酸。甲烷的检测详见参考文献［14］。图1反应装置示意图Fig．1Schematicdiagramofexperimentalsetup2结果分析与讨论2．1APG浓度对餐厨垃圾厌氧发酵VFA的影响VFA是污?

餐厨垃圾,投加量

环境工程学报第10卷图2APG投加量对餐厨垃圾厌氧发酵过程中VFA积累的影响Fig．2EffectofAPGdosageonVFAproductionfromfoodwasteanaerobicfermentation值时所需的发酵时间。2．2最佳APG投加量下VFA各组分的分布VFA的组分对其后续利用至关重要。在本研究中重点研究乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸这6种小分子酸。图3为在0．12g·(gTSS)－1APG作用下各组分的百分含量。如图3所示，，乙酸和丁酸的比例最大，这两种酸的总百分比高达79%，在这6种小分子的有机酸中异戊酸所占的比例最小仅为3%。乙酸的百分含量高于其他组分的主要原因在于有机物代谢生成乙酸的途径比较多，可以从复杂的有机物直接生成，另外一方面也可以从戊酸等高分子酸转化而来［8］。图3APG强化餐厨垃圾厌氧发酵生成VFA的组分(第6天)Fig．3CompositionofVFAduringfoodwasteanaerobicfermentationenhancedbyAPG(6thd)2．3强化VFA的机理研究2．3．1APG对SCOD变化的影响餐厨垃圾是一种比较复杂的有机体，含有大量的碳水化合物和蛋白质，然而这部分有机物大多以颗粒状态存在。碳水化合物和蛋白质要分解成小分子的有机质才能近一倍被厌氧发酵微生物所利用。SCOD常被用于表示溶解态有机物的含量。图4为APG作用下餐厨垃圾中SCOD随发酵时间的变化。SCOD随着发酵时间的增加呈现先上升后下降的整体趋势。在空白组，SCOD在发酵第8天达到最大值6562mg·L－1，而在APG作用的实验组中，SCOD的上升速率明显高于空白对照组。在APG投加量为0．06、0．12、0．24和0．36g·(gTSS)－1，SCOD的最大值分别为8562、9682、10250和11350mg·L－1，分别是空白对照组最大SCOD的1．3、1．5、1．6和1．7倍。上述实验结果表明，APG的投加能够显著提高餐厨

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