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酸化过程是厨余垃圾厌氧发酵产生甲烷与二氧化碳的首要步骤。在实际垃圾的厌氧处理过程中，常规的产酸相反应器中的微生物均为混合菌种，这些种群间存在生态位的相互补充和重叠，导致它们之间存在种群间的协作和竞争，不同的酸化产物和乙醇在酸化反应器中生成[1]。由于酸化产物的组成影响后续甲烷相的处理效果，选择合适的操作参数，控制酸化相的产物组成对厨余垃圾的厌氧消化尤为重要。何种发酵产物可以避免甲烷细菌被抑制及工艺的失败，不同的研究者有不同的看法。大多数研究者认为丙酸对于产甲烷不利，乙酸、甲酸和氢可以被甲烷菌直接利用，丁酸首先被变成乙酸再生成甲烷，而厌氧消化中丁酸的降解限速步骤是乙酸降解为甲烷。
有报道认为在酸化过程中有机酸的组成主要受pH的影响，但所采用的底物均非厨余垃圾。我们在用两段法处理厨余垃圾时也曾发现pH对水解酸化过程的影响较大，为此，我们对酸化相的pH进行调控，结合以往的研究成果，分析不同pH条件下厨余垃圾酸化产物的组成及酸化的总体效果，从而找出最佳的酸化条件。
1实验装置与方法
1.1反应器
实验所用的反应器为500mL的锥形瓶，上面设取样口，瓶口由带有乳胶管的胶皮塞密封，气体由乳胶管导出，用排水法收集。反应器置于35℃的恒温水浴摇床中。
1.2材料
实验所用垃圾来自上海交通大学北区食堂。垃圾的主要成分是吃剩的米饭，另有少量的菜及肉类。收集的垃圾首先人工分选出其中的杂物（包括塑料、筷子及餐巾纸等），然后用食品粉碎机粉碎，置于4℃的冰箱中保存。经测定，实验所用垃圾含水率为87.29％，挥发性固体的含量为11.85％（湿重）。
1.3分析测定
pH值采用精密pH计（pH22）测定；总固体（TS）、挥发性固体（VS）、总悬浮物（TSS）、挥发性悬浮物（VSS）采用烘干法测定；挥发性有机酸（VFA）浓度采用滴定法测定；进料和出料COD浓度采用K2Cr2O7氧化法测定；氨氮（NH4+-N）采用滴定法测定；气体成分（CO2、H2、NH3）采用日本岛津GC-14B型气相色谱仪测定（TDX-O2色谱柱）测定；总有机碳（TOC）和总氮（TN）采用multiN/C3000型总有机碳-氮分析仪测定；VFA的组成采用用日本岛津LC-2010型高效液相色谱仪（C18色谱柱）测定。
1.4实验方法
1.4.1产酸菌的培养与驯化
取本实验室甲烷相的厌氧活性污泥为产酸菌种，置于35℃的恒温水浴中培养驯化。
1.4.2反应器运行方式
本实验采用批量运行方式，水浴摇床的温度为35℃，每分钟运转110次，定期取样分析酸化效果。
1.4.3反应器中pH值的调节
反应器中的pH值开始用NaHC03调节，反应过程中用5mol•L-1的NaOH溶液手动调节，每12h调节一次。2结果与讨论
2.1不同pH条件下VFA的变化规律
采用一次投料批量运行方式，对pH值分别为5、7、9、11等条件下VFA浓度随发酵时间的变化进行了为期近一个月的连续测定，所得的结果示于图1。由图可见对于不同的pH值，反应器中VFA的浓度都先是快速增加，最后增加缓慢并且趋于稳定。
表1为从实验结果计算出的不同pH值条件下稳定运行时VFA的产量及酸化率，可以看出，当pH值为7时，VFA产量和酸化率最大，分别为35.100gVFA•L-1，和1096.8mgVFA•g-1TS。
表1不同pH值条件下稳定运行时VFA的产量和酸化率.2pH对VFA组成的影响
在实验进行到稳定期时，对反应器中的VFA组成进行了分析。结果显示，发酵液中存在甲酸、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、苹果酸和琥珀酸等。另外，对其中的几种挥发酸进行了定量监测，结果如图2所示。从图2中可以看出，各种VFA的含量受pH值的影响，但乙酸与乳酸在大多数的情况下总为主要产物，而丙酸与丁酸在所有的实验中浓度都很低，这与有关的研究结果相同。在pH值为7时丁酸的含量较高，而在pH值大于7时丙酸的含量相对较高。这主要是由于在pH值为7时，有利于丁酸性发酵细菌的增长，而丙酸性发酵细菌易于在碱性的环境中生长，从而表现为不同的发酵类型。通过分析，可以得出以下结论，不同种群有着不同的最佳生长环境，在一个稳定的生境中，当某一种群的最适生长环境与生境相近时，此种群就成为优势种群。因此，在实际应用中，应利用微生物生长适宜的环境条件，人为创造有利环境，促使所需种群处于优势地位。
2.3不同pH条件下TS的去除率及蛋白质的降解
蛋白质的降解情况用反应器中上清液所含氨氮的浓度来估算（因为气体中所含的氨气的浓度很低，可以忽略不计）。由图4可知，在不同的pH条件下，氨氮的浓度随着反应时间的增加呈现出上升趋势，但在pH值为7时氨氮的浓度远高于其他三种pH值条件。这一现象反映出蛋白质降解缓慢，随着反应时间的加长，蛋白质的降解率提高，并且蛋白质适合于在pH为中性的范围内降解。
3结论
（1）pH对厨余垃圾酸化过程的酸化效果及酸化产物的组成有明显的影响。可能酸度影响酸化产物主要是由于优势菌群的变化所致。
（2）乳酸和乙酸在不同的pH条件下总为主要产物，当pH值大于7时，明显有丙酸生成。
（3）厨余垃圾酸化的最佳pH值为7，此条件下VFA产量和酸化率最大，分别为35.100g VFA•L-1和1096.8mg VFA•g-1 TS；TS的去除率高达65.3％；蛋白质的降解效果明显。在整个实验过程中，用NaHCO3和NaOH来调节pH值，这样操作费用较高。为此，需要研究通过控制厨余垃圾的C/N来调节酸化反应的pH条件。
