中国环境科学

作者：李蕾, 张智, 黄茜, 杨屏锦, 王小铭, 彭绪亚

单位：重庆大学, 三峡库区生态环境教育部重点实验室, 重庆 400045

关键词：厌氧消化,厨余垃圾,起泡,胞外聚合物,驱动因子

基金：国家自然科学基金资助项目（52170124）

为探析厨余垃圾厌氧消化（AD）反应器起泡的驱动因子，在半连续式厌氧消化反应器中引入超负荷、氨抑制和长链脂肪酸抑制三种扰动诱导反应器起泡，探索了起泡进程中反应器状态参数，消化液流变特性、表面特性、起泡潜能参数及胞外聚合物（EPS）浓度等的响应.结果表明，随着扰动程度的加剧，三个反应器中都诱导出了150~300mm高的泡沫.起泡初期三个反应器内的挥发性脂肪酸（VFAs）、表面活性度（SA）、起泡潜能、表面张力和粘度分别在1948~5978mg/L，8.28~30.15，312.5~350mL，37.89~41.04mN/m和120~183.6mPa×s，可见其起泡阈值并不相同，甚至部分参数的变化趋势与泡沫的发展趋势也不一致.相比之下，EPS相关参数在不同反应器中均与泡沫高度存在明确的相关性，其中溶解型EPS总浓度及其蛋白质浓度、紧密结合型EPS的多糖浓度及总EPS的多糖浓度在三个反应器中都与泡沫高度呈极显著正相关（P<0.01，R2：0.64~0.81）；紧密结合型EPS和总EPS浓度也与三个反应器的起泡高度呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）相关（R2：0.61~0.81）.各类参数的交互分析表明，超负荷和长链脂肪酸抑制反应器中是酸积累刺激了微生物分泌EPS，而氨抑制反应器中游离氨才是EPS浓度上升的主因.但尽管不同反应器中引起EPS积累的内因不同，EPS增加却无一例外会显著增加消化液粘度，甚至改变其表面张力，最终阻碍气体从液相中排除，引起泡沫.后期研究EPS抑制技术也许有望原位、高效的解决反应器起泡问题.

来源：2023年第3期

《中国环境科学》期刊编辑部

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