厨余垃圾发酵处理论文资料

第一篇：厨余垃圾发酵处理论文资料

固态发酵

以餐厨垃圾为原料进行固态发酵生产菌体蛋白饲料，可提高氨基酸、蛋白质和维生素含量，代替大豆、鱼粉等蛋白饲料。邬苏焕等1利用固态发酵的方法处理城市餐厨垃圾，研究中采用多种酵母菌和霉菌混合发酵，筛选出白地霉 F—1，米曲霉 F—6 进行优势菌 种组合，最优化发酵条件：发酵培养基高温灭菌 20min，加如硫酸铵1%，磷酸二氢钾4%，氯化钠3%，初始PH5.5，含水率60%左右；种子液15%，接种比率为1：1，发酵5天。最终得到饲料粗蛋白含量33.87%，比原料增加6.85%。该方法投资少、见效快、能耗低、操作简易。

陈金钟等2采用多菌种混合发酵同时处理泔脚和秸 杆，在 泔脚和秸 杆粉按3:1混合，温度150摄氏度，高压锅中高温湿热酸处理的条件下，经初步双菌混合发酵试验所得的饲料产品质量为：粗蛋白>25%，粗纤维<18%，水分<10%。该工艺能很好地同时处理泔脚和秸杆，并大大地提高秸秆饲料的蛋白含量，是一种很好的饲料制备方法。

参 考 文 献

王向会，李广魏，孟虹．国内外餐厨垃圾处理状况概述．环境卫生工程，2005，2（13）：41—43 2 黄文雄，刘畅．餐厨垃圾处理现状与发展趋势．建设部环境卫生工程技术研究中心 3 耿士锁．食物性有机垃圾资源化方法．贵州环保科技，2002（12）：15—18 4 王星，王德汉，张玉帅．国内外餐厨垃圾的生物处理及资源化技术进展．环境卫生工程，2005，2（13）：25—29 5 Ministry of Environmental of South Korea．Food Waste Reduction and Recycling [J]．2002 6 刘会友，王俊辉，赵定国．厌氧消化处理餐厨垃圾的工艺研究．能源技术，2005，26（4）：150—154 7 王星，王德汉，徐菲等．餐厨垃圾厌氧消化的工艺比选研究．能源工程，2005，（5）：27—31 8 丛利泽．餐厨垃圾的微生物处理与资源化的初步研究．厦门大学硕士论文，2007：5—18 9 华云，王丽莉，张波．我国餐厨垃圾处理现状及主要处理技术应用情况．城市管理技术，2009，2：60—63 10 许树龙．厨房的垃圾分类和厨内的垃圾处理机．家饰，2002，（3）：140—141 11 敬言．关于普及食物垃圾处理器的思考．家用电器，2003，（1）：6—87 12 王梅．餐厨垃圾的综合处理工艺及应用研究．西北大学硕士学位论文，2008：5—13 13 吴玉萍，董锁成．当代城市生活垃圾处理技术现状与展望．城市环境与城市生态，2001，14（1）：33—36 14 俞荣赋．走进厨房二次革命新时期．电器制造商，2002，（9）：49

厨余垃圾主要是家庭、宾馆、饭店、学校等机关企事业等单位饮食残留下来的供餐垃圾,是人们生活消费过程中产生的一种固体废弃物[1]。

从20世纪初由于经济大力发展，人们生活水平大有提高以及全球人口数量日益提高，导致厨余垃圾的产量也随之明显增长。现在世界每年产生的城市生活垃圾为500亿吨左右。厨余垃圾在其占的比重为10%~20%[2]。厨余垃圾由于容易发酵、变质、腐烂、不仅产生大量的毒素，散发气味，在地表堆积时还会污染水体和大气，更滋生有害细菌[3]。所以厨余垃圾处理的不及时，不仅影响一个城市的市容和环境卫生，而且还会传播疾病，危害人类的日常生活和心身健康。因此，厨余垃圾的资源化、无害化处理在全球大部分国家日益受到重视。14

（二）厨余垃圾厌氧发酵技术（1）厌氧发酵对有机质的降解机理

厌氧发酵是一个多步骤、多种微生物参与的过程。厌氧发酵被普遍认为是一个3阶段的复杂反应过程，即水解阶段、产氢产乙酸阶段和甲烷阶段。在整个厌氧发酵过程中，通过3大类菌群（发酵性细菌、产氢产乙酸菌和甲烷菌）的相互协同作用，最终使复杂的有机物降解为CH2、H2和CO2等气体。

厌氧发酵过程中有机质的降解机理主要包括丁酸型、内酸型和乙酸型3种类型。可溶性碳水化合物的发酵类型以丁酸型为主，发酵的主要末端产物为丁酸、乙酸、H2、CO2和少量的内酸；含氮有机物化合物主要以内酸型发酵为主，其特点是气体的产生量很少：乙酸型发酵的末端发酵产物以乙酸、乙醇为主，发酵液中含有大量的H+，对产氢和产甲烷都有优势。

（2）厌氧发酵的影响因素及研究进展

目前厨余垃圾的厌氧发酵技术研究主要集中在水解酸化工艺及反应器的设计、产氢和产甲烷菌种的选择与分离、发酵过程工艺条件的优化以及两相法产氢和产甲烷等方面。对于厨余垃圾这种大分子有机物来说，蛋白质、糖类和脂肪等大分子的降解十分重要，水解酸化程度的高低将直接影响生物气的产率，水解酸化程度的好坏除了与操作条件有关外，还与反应器的设计构造有关。史红钻等对酸化反应器做了改进，实现了酸化液与未消化固体物料的分离，可将水解酸化过程中产生的酸化液及时地提取出来，而未消化的固体物料则继续留在酸化反应器进行酸化，达到了对未消化物料的彻底酸化。李一平[33]等研究了两相法中PH对厨余垃圾酸化过程的影响，结果表明在PH=7时，86%的总有机碳（TOD)处于溶解性状态，大多数蛋白质可被降解形成氨氮，氨氮增加了体系对酸的缓冲能力，因此提高了厨余垃圾的水解与酸化速率，同时酸化产物中乳酸的浓度相对更低，这给后续的产甲烷阶段创造了良好的条件。

厨余垃圾厌氧产氢通常和水解酸化在同一个反应器内完成。产氢效率受产氢菌种、生态因子（如PH、氧化还原电位ORP、温度和底物等）以及水力停留时间等因素的限制。通常利用产氢菌比产甲烷菌能耐受更宽的PH，产氢发酵细菌的生长速度比产甲烷快的特点，通过改变PH和水力停留时间等参数来实现对产氢细菌和产甲烷细菌动态分离。提高反应器的产氢能力。任南琪[34]等在高效产氢菌的分离、产氢菌的生态因子优化方面做了大量的研究工作。而在厨余垃圾产氢的实验研究中，产氢菌源则主要来自污泥。张振宏等分别研究了活性污泥、矿化污泥和矿化垃圾作为产氢菌源对厨余垃圾产氢的影响，结果发现活性污泥的产氢效果最好，其氢气浓度和产氢量分别为47.1%和100mL/g。李东[35]等利用活性污泥作为发酵产氢菌源，利用不同化学组成的厨余垃圾在反应器中进行了发酵产氢，结果表明富含糖类垃圾的产氢能力是脂类和蛋白类垃圾的20倍。付钟[36]等对厨余垃圾厌氧发酵产氢过程的研究表明，在发酵温度为55℃，PH在6.0-7.0时，发酵反应速率最快，PH对发酵过程影响较小，COD的产氢率为0.48mol/g。杨占春[37]等利用高温预处理过的活性污泥作为种泥，对厨余垃圾厌氧发酵制氢的工艺条件进行了优化，最终得到的气体中氢气的体积可达60%，氢气的产生速率为5.49m3/(m3﹒d）。

产氢和产甲烷是一个相互竞争的过程，特别是产甲烷对PH的依赖性较强，水解酸化阶段形成的酸性物质可能抑制产甲烷菌的活性，因此实验研究中比较常见的是将产酸和产甲烷2个阶段分开在不同的消化反应器中进行（两相法）以提高底物的利用和产甲烷速率。两相法产甲烷的研究主要集中在水解酸化反应器的设计改进以及运行工艺参数的优化方面。潘坚[38]等实验规模的单相反应器和两相反应器处理厨余垃圾，结果表明采用两相处理工艺时甲烷量可以提高

约20%。然而，尽管在研究报道上两相法多余单相法，但在工业应用方面，欧洲城市有机垃圾单相发酵占了绝对优势，两相发酵占10.6%，这可能是由于现有的两相厌氧发酵工艺在消化时间和处理效果方面未表现出单相明显的优势，而在系统操作和维护方面却比单相更加复杂的缘故。

两相法也可以将产氢和产甲烷结合起来，即在第1反应器酸化产氢，产氢残渣经过调节后在第2反应器进行产甲烷。肖本益等设计了1种厨余垃圾两相法厌氧消化产氢产甲烷的技术，即将厨余垃圾经预处理后，进入第1发酵罐进行厌氧产氢发酵，发酵后沼渣进入第2发酵罐进行厌氧产甲烷，从而使厨余垃圾中的有机质得到充分利用。陈迪明[39]也对厨余垃圾产氢后的残渣进行了产甲烷研究，结果表明在污泥接种量为60%时，产氢残渣进行静态发酵获得最高甲烷产率为441mL/g，产氢残渣动态发酵最大负荷为60%kg/(L﹒d),此时获的甲烷平均产率为370mL/g

第二篇：有机垃圾发酵处理实验

厨余垃圾发酵实验

一、实验目的厨余垃圾的发酵处理是其无害化、资源化处理的最重要途径之一。通过本实验，使得学生了解有机垃圾发酵处理的特点及其影响因素。知道如何准备发酵原料，如何控制发酵各参数条件等。

二、实验原理

厨余垃圾发酵属于厌氧发酵。厌氧处理在废弃物处理上大多用于水处理，在生活垃圾的处理上用的较少，尤其是我国。厌氧发酵也叫厌氧消化、沼气发酵、甲烷发酵，是将复杂有机物在无氧条件下利用厌氧微生物：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢耗乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌等降解生成N、P等无机化合物和甲烷、二氧化碳等气体的过程。

厌氧处理方法无论是在水处理还是有机垃圾处理发面原理都是一样的，都存在三阶段理论。

第一阶段为水解发酵阶段，是指复杂的有机物在微生物胞外酶的作用下进行水解和发酵，将大分子物质转化成小分子物质如：单糖、氨基酸等为后一阶段做准备。

第二阶段为产氢、产乙酸阶段，该阶段是在产酸菌如胶醋酸菌、部分梭状芽孢杆菌等的作用下分解上一阶段产生的小分子物质，生成乙酸和氢。这一阶段产

酸速率很快，致使料液pH值迅速下降，使料液具有腐烂气味。

第三阶段为产甲烷阶段，有机酸和溶解性含氮化合物分解成氨、胺、碳酸盐和二氧化碳、甲烷、氮气、氢气等。甲烷菌将乙酸分解产生甲烷和二氧化碳，利用氢将二氧化碳还原为甲烷，在此阶段pH值上升。

这三个阶段当中有机物的水解和发酵为总反应的限速阶段。一般来说，碳水化合物的降解最快，其次是蛋白质、脂肪，最慢的是纤维素和木质素。

三、实验材料、仪器及要求

1.实验原料

本实验的原料来自于学校学生食堂餐厨垃圾, 成分为： 菜叶(葱叶、芹菜叶、白菜叶等)、海鲜(虾皮、蟹壳、鱼刺等)、泔脚(蛋壳、面条、剩菜等)； 不含塑料、玻璃、石块等大块无机固体。接种污泥为污水处理厂的污泥。

2．发酵反应器

KL-LJFJ-1型发酵处理反应器，发酵反应器容积为30L，带有机械搅拌，加温恒温系统。可测量发酵温度，并恒定控制发酵温度。

3．测定内容

(1)初始及发酵结束时，测定堆肥材料的含水率(MC)、总固体(TS)、挥发性固体(VS)、碳氮比(C／N)、甲烷体积；

(2)发酵过程中，发酵材料的温度、pH值。

4．分析和记录仪器

烘箱、马弗炉、天平、TOC和TN测定仪、数据检测记录仪、计算机。

四、实验分析方法

1.实验原料的TS、VS测定：

TS即总固体，又称干物质，是指发酵原料除去水分后所剩余的物质；VS即挥发性固体，是指原料总固体中除去灰分以后所剩余的物质。TS、VS测定方法如下：

（一）TS测定方法

固体含量是厌氧消化的一个重要指标，反映了反应器处理效率的高低。总固体含量的测试方法采用烘干法，即将原料在105℃下烘干至恒重。此时物质的质量就是该样品 的总固体含量。

TS=样品中TS质量W干100%样品质量Ws

（二）VS测定方法

将在105℃下烘干的原料放在500~550℃温度下灼烧1h，其减轻的质量就是该样品挥发性固体量。

VS=样品中TS质量W干-样品灰分质量W灰

样品TS质量W干100%

2.实验原料的TOC、TN测定

五、实验步骤

1.原料准备

对于植物性垃圾首先将其捣碎混匀，取样测定TS、VS，加入水调其TS为20%左右，然后采用NaHCO3调节其pH值，使其值维持在7.5左右。按照菌料比1:3配装污泥。

2.投入原料

开启KL-LJFJ-1型发酵处理反应器，设置加热桶温度（45~60℃）。将实验步骤1中准备的原料投入发酵反应器中。开启搅拌。开始发酵实验，并记录实验数据。

2.观察实验现象

发酵过程中，观察收集气体的量以及气体释放速度。

第三篇：餐厨垃圾无害化处理

餐厨垃圾无害化处理

餐厨垃回收生产的必要性 当前，由“地沟油”、“垃圾猪”等餐厨废弃物引发的各类食品安全问题备受社会关注，成为影响人民群众生命健康的一大难题。地沟油问题受到了国家相关部门的高度重视，相继出台一系列政策法规要求对餐厨废弃物进行无害化处理和资源化利用，从根源上进行整治。

处理方法

通过多家餐厨垃圾处理厂在多年的努力下总结出较为经济，且环保的生产工艺——厌氧发酵

技术特点：

 采用多级机械分选技术，有效分离杂物，防止损坏后续处理设备；  强化油水分离技术，油脂回收率高；

 采用高效厌氧消化工艺，运行稳定、产气率高；

 独特的“沼渣干化+垃圾电厂掺烧”技术，解决沼渣处理难的问题； 自主研发设计的污水处理系统，处理效果好、运行成本低；

 可与生活垃圾发电厂合建，实现资源最大化利用和废物零排放。

关键技术

目前国内在餐厨垃圾无害化处理大多都采用填埋、饲料、堆肥、沼气等方法。从技术理论上都较为成熟，但是实际上在实际生产过程中却还相当的不成熟，其关键技术不在于怎么填埋、怎么生产饲料、怎么堆肥、怎么厌氧发酵成为沼气的过程，而是在于餐厨垃圾在生产过程中如何机械化传输，机械化分拣有机杂质，金属杂质，机械化固液分离，机械化油水分离，高效环保的污水处理等

这些才

是目前餐厨垃圾处理关键技术，及难点。也是国家符合国家要求的真正意义上的无害化处理。

一．餐厨垃圾的传输

在餐厨垃圾生产过程中餐厨垃圾的机械化传输，是生产过程中的基础也是技术的关键所在。

高位向低位传输：这个比较简单 直接倾倒便可以完成；

水平传输：可才用传送带，螺旋推料机等便可完成，但不同的传送方式有各自不同的特点，传送带可保证餐厨垃圾的原来形状不受大的破坏，但不能传送水分太高的原料。螺旋推料机对餐厨垃圾稍微有些挤压效果可同时脱水，但容易被绳索等杂物缠住。可根据不同的生产工艺选择相应的传输方式；

低位向高位传输：分垂直向上传输和倾斜向上传输，垂直向上传输可采用斗提式推升，就是通过螺旋推料机不断把料推入提料曹中，然后通过带多斗的链条循环旋转把料一斗一斗的往想提。这种传输方式目前还算比较先进的传输方式；倾斜向上传输可采用传送带方式和螺旋输送机方式传输，可根据不同的倾斜度，和不同的生产工艺进行相关性选择。

二．分离

分离有有机物固体分离、金属分离、固液分离、油水分离几部分

1.有机物固体分离，通过机械化分筛机分离出大于66mm的有机物固体；

2.金属分离，通过磁选机分离出餐厨垃圾中的金属分选出来，3.固液分离，首先采用自然沉降的方式，但往往会有一些油水渣混合在一起的非常难得分离，也就是油被泥渣包裹住了，这个同个加热煮沸是分不出油来的，所以很多技术不过关的企业无法处理直接把这部分的油渣排出下水道造成很大的污染，我们同过高效的两相分离，将泥渣与油水分离开来（泥渣里面往往有20%——30%的油，分离后可达2%以下）大大的提高了生产效益，而且大大降低了污水处理的难度。

4.油水分离，从餐厨垃圾中分离出油水后，通过三相分离机，把油水渣分离开来，这里分离出来的油指标 油到99%,水分在0.5%左右，含渣量为0.5%以下。

三．污水处理

送到污水处理车间处理

有相关方面的投资或想了解方面技术的朋友请来电杨先生：***QQ:442191423联系共同交流合作 探讨餐厨垃圾处理技术 为国家和人民的环保努力 谢谢

2013年6月16日

第四篇：餐厨垃圾无害化处理

民建武汉市委员会

随着人民群众生活水平的提高和城镇化进程的加快，城市生活垃圾的产生量越来越大，“垃圾围城”引发的环境污染等问题已经关系到人类的生存与发展。

目前，武汉市中心城区日产垃圾量已达6000余吨，并且以每年4%的速度增长，其中，各类餐饮企业餐厨垃圾产生量约为800-1000吨/日。在垃圾处理的问题上，政府部门相当重视，先后制定出台了一系列地方法规，有效地规范了建筑垃圾、医疗垃圾、电池等有毒有害垃圾的处理。但在生活垃圾，特别是餐厨垃圾的处理上，由于现有监督、管理、处置体系不健全，导致大量餐厨垃圾流入地下加工厂，成为 “地沟油”、“潲水猪”产生的温床，对人民群众的身体健康造成极大威胁。

垃圾是放错地方的资源，是循环经济发展的重要资源。在“垃圾围城”的困境下，在人民群众对环境卫生日益重视的情况下，建议以餐厨垃圾无害化处理为突破口，进一步推进我市生活垃圾分类处理，从真正意义上实现垃圾的减量化、资源化和无害化，以保障人民群众的身体健康。

一、尽快出台《餐厨垃圾管理办法》，给予餐厨垃圾管理以法律保障

餐厨垃圾一方面可能会由于处理不当威胁群众身体健康，但另一方面它又富含有机质及氮、磷、钾、钙以及各种微量元素，可以实现资源化利用，制成肥料、有机肥、生物柴油、沼气发电等，因此，首先要从法律法规上给予支持，促进餐厨垃圾的有效利用。要加强对餐厨垃圾处理和循环利用的中长期规划。要规定所有餐厨垃圾将由政府或政府指定企业统一强制性回收。要大力鼓励社会资本参与餐厨垃圾处理产业链运作，促进垃圾处理产业的市场化。还要制定配套的《实施细则》，细化政府相关部门在餐厨垃圾收运和处理环节中的责任，严格制定对违规出售、使用餐厨垃圾牟利者的处罚措施，强化企业市场准入、服务质量标准，加强政府监管，加强社会舆论监督。

二、加强对餐饮企业的管理，督促餐饮企业规范垃圾处置

餐厨垃圾集中处理可提高资源利用效率，但实践中，由于餐饮企业可通过出售“垃圾”牟利，从而会造成垃圾收缴困难。因此，有关部门首先应从餐厨垃圾归属权的法理分析入手，厘清处置的权利主体，提高企业的法律意识和责任意识。并通过行政手段、经济手段督促餐饮企业规范垃圾处置。每个餐饮服务单位必须和具备资质的正规垃圾处理企业签署服务合同，如果委托没有资质的“黑厂”处理垃圾，应给予相应的处罚。着手建立餐厨垃圾排放登记制度，保证餐厨垃圾的集中收运率。对餐厨垃圾的出处、去向进行全程监控，并向社会公示各单位垃圾处理情况，接受公众监督。同时，可对上缴情况良好的单位实行经济鼓励措施，减免部分餐厨垃圾处理费，并通过按量计费，促进餐厨企业从源头减量，避免浪费。另外，要加大对“地沟油”的举报力度，媒体定期公布餐馆用油调查结果，坚持取缔无证小贩回收废弃油脂，对违规擅自出售废弃餐厨垃圾的单位实行经济或行政处罚，加大对地下非法加工厂的惩处力度。

三、鼓励社会资本参与垃圾处理产业，促进垃圾处理产业市场化运作

垃圾处理产业链包括垃圾的回收、运输、处理，各个环节都需要投入大量的人力和物力，政府可采取与市场化运作相结合的方法，鼓励社会资本参与其中，加快形成垃圾处理市场竞争机制，加快专业运输队伍和处理厂建设。政府的垃圾处理服务采购价格也应随着市场供求灵活变动，通过对技术管理先进、环保达标的企业优先购买餐厨垃圾处理服务来促进企业发展壮大。大规模的餐厨垃圾处理厂可以采取由政府投资或者以BOT方式建设。还可财政补贴使用新型的餐厨垃圾生化处理机，对区域内的设备鼓励共享、开放使用。

四、采取“先试点，后推广”的办法，切实推进餐厨垃圾有效利用

鉴于我市餐饮业点多面广的复杂形势，建议采取“先试点，后推广”的办法，总结经验，完善措施，切实推进餐厨垃圾的有效利用。餐厨垃圾分类回收的面也应不断扩大，不仅包括

大中小型餐饮酒店，还包括大中院校或大中型单位的餐厅、食堂或小区餐饮，扩大回收面也有利于下游处理厂的充足“货源”。要加强市区管理部门和相关部门的联动，分片负责，高效管理。同时，加强舆论宣传和监督，公布举报电话，定期公示检查结果，提高全社会的环保意识和食品安全意识。

五、在做好餐厨垃圾无害化处理的基础上，逐步推行居民生活垃圾分类处理

通过做好餐厨垃圾处理，进一步在市民中普及、贯彻垃圾分类的理念，推动市民从“要我做”，向“我要做”转变。政府有关部门也应制定好长、短期行动方案，促进居民生活垃圾分类处理利用向纵深推进。要继续加强对再生资源回收企业的管理，加大再生资源回收利用力度；要继续扩大生活垃圾分类试点小区和单位，鼓励市民分类投放积极性；要加强社区分拣工作和垃圾中转站建设，确保垃圾的分类运输；要加大各类垃圾处理末端企业建设和监管，消除公众对垃圾处理企业不按规范操作的担忧。

第五篇：厨余垃圾文献调研报告

一、特性

表 不同来源食品废弃物（Food waste 简写 FW）的特性

如上图统计（来自《Characterization of typical household food wastes from disposers: Fractionation of constituents and implications for resource recovery at wastewater treatment》 2015 年），黄色为 TS%较高的食品/厨房废弃物（food/kitchen waste）的特性，可以看出 C/N 较低（低于 20，厌氧发酵适宜的 C/N 为 20-25），因此发酵过程可能存在氨氮的抑制。尤其在高固形物发酵过程中会出现大量氨释放，例如市政有机固废中（OFMSW），其特性 C/N 较低，容易造成氨积累，一些干发酵工艺需要回流沼渣作为接种物，这会使沼渣中残留的氨氮在长期复混过程中使罐内氨氮浓度升高（参考《Ammonia influence in anaerobic digestion of OFMSW》2009 年）。

厨房废弃物的氮主要以有机氮（例如蛋白质）和无机氮（例如氨

氮）两种形式存在在固相和液相中。中国的厨房废弃物蛋白质含量通常较高，范围在 11-28%（基于干重）之间，造成氨氮和硫化物等抑制物。这样为了避免发酵失败往往降低有机装载率，因此限制了效率（参考《Enhanced nitrogen distribution and biomethanation of kitchen waste by thermal pre-treatment》2016 年）。

如上表所示，厨房废弃物主要成分为糖类物质占干重的 60%，惰性成分占 13%，还有少量的脂肪和蛋白质（参考《Engineering properties for high kitchen waste content municipal solid waste》2015 年）。

二、干湿工艺对比 《废物生物处理》郑平冯孝善主编

1、垃圾固态厌氧发酵：固态厌氧消化中，总固体浓度的影响实质是水分的作用，首先，总固体含量高，物料含水率就低，而且水分大多以吸持状态存在，微生物难以利用。其次，垃圾夹带的一些无机盐可在水中离解，并在每一离子周围聚集一群水分，即离子水化。在物料含水率较低的情况下，这种水化离子中的水分占总水分的比例很高，微生物很难得到生长所需的自由水分。不仅如此，含水率低时，少量溶质即可产生高浓度溶液，一方面造成高渗透压，抑制微生物生长和代谢，另一方面造成毒性物质超过临界浓度，毒害微生物生长和代谢。

通过，经过分选后城市垃圾的固体含量为 20%左右，适宜进行固态厌氧消化。例如比利时用于垃圾固态厌氧消化的 Dranco 工艺，垃圾先行分选，回收有关资源，分选后的物料进行湿度破碎（粒径12-22mm），并控制适宜的 TS 含量，再取中温或高温厌氧消化。厌氧消化后的物料经脱水干化，用作农肥或饲料添加剂。

2、垃圾液态厌氧消化：瑞典研究了将城市垃圾与城市污水污泥混合进行液态厌氧消化的 BIOMET 工艺。该工艺的特点是：分离出去无机中颗粒，进料 TS 浓度为 8%，间歇投料（每周 2-3 次），缓慢搅拌，处理装置为圆柱形卧式常规消化器，发酵温度 38℃，物料停留时间为 20-30 天，消化物料经过脱水，用作土壤改良剂。

在 HRT 为 27d，VS 负荷为 1.6kg/m3/d 的条件下，TS 分解率达 37%，VS 分解率达 48%，甲烷产率为 0.29m3/kg-VS。厌氧消化后，垃圾总氮含量降低，氨氮和总磷成倍增加。重金属浓度低于瑞典国家标准。

OFMSW 干发酵预处理步骤较湿法简单（只需移除大块物质），但往往设备较为昂贵，因此投资费用较高。干发酵一般不设置机械搅拌装置，大多为塞流式反应器，采取低速喂料意味着引入的废物不能及时与罐内物料充分混合，阻碍接种进而导致局部过载，因此通常需要发酵后的物料与鲜料返混，比如 Dranco 工艺新料：沼渣可以为 1:6。干发酵较湿法更粗犷和灵活，可以处理不同的废物（石头、玻璃、木头、塑料、金属等）。针对连续高固形物系统，原料相对低的含水量使得加热更困难，通常进料前通过蒸汽提升原料温度。但是干发酵原料的泵送是个挑战。

针对市政固体废弃物（MSW）湿法发酵优点为：1、可以分离出有机物中重颗粒；2、均一的混合促进发酵和产气；3、搅拌设备和泵送设备比高浓度泵能耗低；4、加热均匀；5、可降低砂石的磨损（参考《Wet anaerobic digestion of MSW protects energy resources》2005 年）；6、可用清水稀释抑制物。缺点：1、有机装载率低；2、有可能形成浮渣层，干扰微生物降解，阻塞管道和泵；3、预处理过程复杂，需要通过预处理移除惰性固体并均质废弃物；4、若市政固废中存在有毒化合物，后者将很容易扩散从而抑制微生物，即对抑制物冲击敏感；5、预处理移除惰性部分时会造成 VS 的损失；6、需要消耗大量的水和热量；7、可能存在“短流”现象（《Current Anaerobic Digestion Technologies Used for Treatment of Municipal Organic

Solid Waste》2008 年）。

表 处理 OFMSW 工程产沼气量

工艺

厂区位置

平均 沼 气 产 量 m3/kg-原料

Valorga

France

0.144

Netherlands

0.093

Germany

0.127

Italy

0.180

Italy

0.06

France

0.145

Netherlands

0.092

Germany

0.126

Dranco

Germany

0.147

Belgium

0.103

Austria

0.135

BTA(湿法)

Germany

0.092

Kompogas

Switzerland

0.09

ISKA

Germany

0.04

平均

0.112

研究 OFMSW 为底物的浓度单因素试验，中温批式试验，停留时间为 42 天（参考《Exploration of One-Factor Rsm to Optimize the Concentration of Organic Fraction of Municipal Solid Waste(OFMSW)for Biogas Production》2017 年），产气结论如下：

图 不同底物浓度下沼气容积产气量

图 不同底物浓度下沼气单位 VS 产沼气量

由图可以看出，TS 为 30%时的容积产气量高，TS 为 5%和 30%时沼气产量分别为 8.51ml/g-Vs 和 7.86ml/g-Vs。

三、温度对比 针对 OFMSW 为原料的厌氧发酵，高温发酵尽管可以提高产气速率、杀灭病原菌，但同时高温会加重氨氮抑制，因此工程管理人员建议温度稍低于最适温度以此来减少氨抑制。而高温厌氧消化可以比中温消化有更短的固体停留时间和更小的反应器容积，且高温条件对于有机废物的降解和病原菌的杀灭更有效。将厌氧消化后稳定化的废物用

于土地处理的时候，高温处理更是必要的。高温消化运行费用较高。但是高温条件下会产生比中温条件更高的 NH4+ 浓度，毒性抑制就更为显著。如何在高温条件下建立一个稳定的菌群、如何解决高温消化中的氨氮抑制问题是高温消化得到普遍应用的两个关键问题（参考《厨余垃圾厌氧消化制取甲烷的影响因素研究》）。

由于中温（37 ℃）厌氧消化的运行费用较低，因此在实际中应用的较多。中温的厌氧微生物有较高的耐受环境波动的能力。

表 多种工艺费用对比

投资费用

运行费用

高温

●●●

●●●

中温

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湿法

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干法

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连续

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批式

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单相

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多相

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厨房废弃物 TS、VS 分别为 20.0%(w/w)和 19.5%(w/w)，总碳水化合物、粗脂肪、脂肪占干重的 42.6%、22.1%、17.1%，干物质总碳、总氮为 49.8%、3.6%，经过研磨预处理，体系总干物质为 20%（w/v），55℃发酵，500ml 反应器，有机装载量（厨房废弃物与污

泥的 TS 比）为 1:70。甲烷产量为 328.3 ml/g TS，沼气产量为 499.5 ml/g TS（参考《In situ volatile fatty acids influence biogas generation from kitchen wastes by anaerobic digestion》2014年）。

四、预处理 高温预处理可以提高厨房废弃物的溶解性和可发酵性，此外也提高了油从其中分离出来（《Enhanced nitrogen distribution and biomethanation of kitchen waste by thermal pre-treatment》2016年）。结论：高温预处理使得厨房废弃物固相的有机氮降低约3-47.9%，预处理后相比未处理沼气产量提高，建议 90℃预处理 30min 或 120℃处理 15min。

热法预处理可以促进厨房废弃物（以不可溶物质为主）水解成可溶物质（参考《Use of respirometer in evaluation of process and toxicity of thermophilicanaerobic digestion for treating

kitchen waste》高温厌氧发酵厨房废弃物 2007 年）。

高温预处理下，有机底物可能发生一系列复杂的化学反应（例如美拉德反应），生成难以生化降解的副产物，反而降低其产沼气量（参考《水热处理泔脚脱油与产物消化性能变化》）。

高压蒸汽处理食品废弃物降低了氨化作用，影响了氮含量，降低了可溶性碳水化合物和半纤维素含量，增加了木质素含量，但是物料经过处理后的产甲烷潜力降低（参考《characteristics and agronomic usability of digestates from laboratory digesters treating food waste and autoclaved food waste》）。

固态剩余厨余 solidresidual kitchen waste(SRKW)，在 41℃下发酵 45 天。接种物与底物 VS 比为 1:1.4 时甲烷产量为 479 mL/gTS（参考《Evaluation the anaerobic digestion performance of solid residual kitchenwaste by NaHCO3 buffering》2015 年江南大学》）。