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厌氧消化主要是通过厌氧微生物细胞内某些酶的活性来降解底物，从而进一步影响到微生物自身生长及代谢速率[1]。温度是影响微生物生命活动过程的重要因素，厌氧消化可在一个较为广泛的温度范围内进行，如4℃～65℃都可产气，在此过程中有两个最适发酵温度区间，原因是不同的微生物菌群对消化温度的要求也有所不同，同时与处理对象即底物的成分以及接种物浓度配比有关[2]。本实验主要研究温度因素在城市生物废弃物干式厌氧消化中的影响，探讨不同温度下，pH值、ORP及产气量与甲烷含量的变化，同时比较VS去除率的变化。
1材料与方法
1.1试验材料原始数据
装料前对物料的基本数据及污泥菌数进行了测定，如表1所示。
表1试验材料及接种物原始数据
1.2试验方案
试验材料为合肥市周谷堆批发市场的生物废弃物，经分拣后去除泥土和沙砾，再进行人工破碎至1～2cm；室温(不给予任何加热措施，)和35℃组的接种物为合肥望塘污水处理厂厌氧污泥，55℃组接种物为经过2周55℃厌氧驯化后污泥，底物与污泥质量之比为5∶1，以上装罐均采用单项试验中消化效果最佳条件；每水平设三个平行样，共9个消化罐，每个发酵罐装料600g接种后加水使固含量达到20%，经充分搅拌混匀后进行消化；消化过程中保持搅拌；两天取样1次。所测参数：pH值、ORP以及上料与出料时的VS。试验自2007年9月9日至10月12日停止，日平均气温变化为18～27℃，试验运行共32d。
表2温度试验装罐条件
2结果与分析
2.1温度对pH值与ORP变化的影响
图1显示干式厌氧发酵温度对pH值与ORP变化的影响，55℃处理的pH值在第4d就达到最低点，比室温、35℃处理提前了4～6d，很显然高温处理加快了水解和产酸过程[3]，且55℃处理产酸阶段比室温和35℃处理时间缩短4～6d。从消化中期的pH值变化来看，55℃处理pH值很快上升，可能是由于接种的消化污泥经过高温驯化，菌种活性强消化效率高，而35℃和室温处理的接种物活性较弱。因此，35℃和室温处理的pH值在较长时间内维持在较低水平，后期系统进入产甲烷阶段，pH值呈上升的趋势，由于产甲烷菌不停消耗有机酸等产物将转化为CH4；消化后期，35℃、55℃处理pH值都保持在6.5～7.0之间，具备良好产甲烷菌生长条件，而室温处理出现有机酸的积累，后期产甲烷菌生长较慢，系统在第22d后pH值仍有所下降，导致产甲烷阶段的失败，低pH值能抑制产甲烷菌的生长[4]。
图1pH值变化曲线
图2ORP变化曲线
图3产气速率变化
试验中温度对氧化还原电位的影响是很显然的，图2可以看出，三个处理都在消化的第6～7d达到了氧化还原电位的最低点，且55℃的氧化还原电位最低达到了-500mV，室温处最低达到了-357mV，而35℃处理在-400mV左右，符合中温及变温氧消化系统要求的氧化还原电位应低于-380～-300mV以及高温厌氧消化系统要求适宜的氧化还原电位为-500～-400mV[5]。后期三个处理的氧化还原电位始终保持着高温、中温、室温从低到高的顺序。虽然在后期变化都略有升高的趋势，但各系统仍处在上述各温度要求的氧化还原电位之中。
2.2温度对产气速率与甲烷含量变化的影响
图4甲烷气体含量
从图3可知，不同温度对干式厌氧发酵产气量和组成有影响。高温处理在消化初期相对其他两个处理的产气量要大，这是因为在高温条件下，有机物质较其他两个处理易于水解，此时所产生的气体成分均为CO2，高温处理很快在第9～16d内连续产气，其日产气量最大值达到380mL/d，然而在消化的第27～30d内还出现了产气峰，因为厌氧消化的各阶段的反应并不是同时的，出现这种现象可能是前期有机物质没有完全水解所致[6]。35℃处理第二次产气高峰出现于消化第12d产气，其时间比高温处理要滞后3d，且产气量远没有高温处理的大，后期也没有第三次产气高峰。室温处理虽然在第12～20d内也出现大小不同的产气峰，但比其他二个处理要小得多。从产气成分来看，如图4，室温处理甲烷含量最少，且产甲烷时间相对于其它两个处理要短，55℃处理甲烷出现的时间最早，产甲烷的时间长，一直延续到消化的第29d，并且甲烷含量高达到62%，可以推断高温消化较为彻底，大部分有机碳源转化为生物能源气体甲烷。35℃处理的甲烷含量最终和55℃处理相差不大，但产气持续的时间较短。从累积产气量来比较，室温、35℃、55℃处理累积产气量分别为911mL、1263mL、2548mL，很显然55℃处理总产气量最大，转化效率最高。通过计算，室温、35℃、55℃处理的VS去除率分别为31.20%、32.72%、36.44%，55℃处理的效果要明显优于其它两处理。
3结论
3.1干式厌氧发酵中，温度对pH值变化影响很大，高温(55℃)处理的pH值很快达到了消化过程中的最低值，而中温(35℃)和室温处理相对滞后，并且室温处理在消化后期出现了酸积累现象，在后期pH值维持在较低水平；中温处理和高温处理pH值回升正常。
3.2温度对氧化还原电位影响更为明显，在三个不同温度的干式厌氧发酵中，高温处理氧化还原电位在消化初期下降很快，到达最低点后波动很小。在整个消化过程中的氧化还原电位高低依次为室温>中温>高温。
3.3从三个处理的VS去除率比较得出，高温处理VS去除率最高，其值为36.44%；从产气总量及甲烷气体含量比较可知，高温处理效果也是最好，其值分别为2548mL、62%，且高温处理中产气时间持续最长。
参考文献：略
