微量金屬對餐廚垃圾厭氧消化過程中氨氮含量的影響

摘 要：以餐廚垃圾為研究對象，采用中溫（35℃）厭氧消化，研究不同微量金屬Fe、Co投加量條件下對餐廚垃圾厭氧消化過程中氨氮含量的影響。研究表明，投加微量金屬元素在厭氧消化12d內(nèi)會抑制氨氮的積累，而投加金屬元素的量低于0.0025mgoL-1·d-1時(shí)，消化反應(yīng)在12d后氨氮的積累量會提高，氨氮的積累速率最高分別為17.72mgoL-1·d-1、18.27mgoL-1·d-1。

關(guān)鍵詞：餐廚垃圾；Fe；Co；厭氧消化；氨氮

餐廚垃圾容易腐爛變質(zhì)，滋生病菌，造成疾病的傳播；散發(fā)的惡臭氣體污染大氣；易產(chǎn)生滲濾液而污染地表水和地下水[1]。在我國城市生活垃圾構(gòu)成中，餐廚垃圾的比例約37%～62%[2]。由于餐廚垃圾含水率高，有機(jī)物含量高[3]，傳統(tǒng)的處理方法，如填埋法不僅造成餐廚垃圾中營養(yǎng)價(jià)值的損失，而且容易產(chǎn)生溫室氣體、滲濾液等二次污染物[4]。在世界能源緊缺的時(shí)代，利用餐廚垃圾作為厭氧消化產(chǎn)沼氣的原料，既可以獲得清潔能源，又減少了污染物的排放，是目前餐廚垃圾無害化處理和資源化利用的一種有效途徑。

厭氧消化對無機(jī)營養(yǎng)缺乏較為敏感，補(bǔ)充甲烷菌所需的必要無機(jī)營養(yǎng)元素（主要是微量金屬元素），是提高厭氧消化效率的重要途徑；其中Fe、Co、Ni等微量營養(yǎng)元素對甲烷菌生長和活性具有重要的促進(jìn)作用。微量金屬元素還可以發(fā)生某些特殊的轉(zhuǎn)化，并提高微生物對有毒污染物質(zhì)的耐受能力。一般情況下，投加低濃度金屬離子對甲烷菌有利，當(dāng)濃度大于一定值后，就會抑制甲烷菌的活性。

在厭氧消化過程中，氨氮是微生物重要的氮源，但其濃度過高會快速抑制甲烷菌的活性。氨氮在厭氧消化中起著多重作用：一方面，氨氮是厭氧微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，并提供了厭氧消化體系的部分堿度；另一方面，氨氮濃度超過一定值后會對厭氧消化體系產(chǎn)生較強(qiáng)的抑制作用，甚至導(dǎo)致厭氧處理系統(tǒng)失穩(wěn)。

目前，國內(nèi)外關(guān)于微量金屬對于厭氧消化過程中氨氮含量的影響的研究鮮有報(bào)道。為此，本研究以餐廚垃圾為研究對象，研究微量Fe和Co對餐廚垃圾厭氧消化過程氨氮的影響。

1 材料與方法

餐廚垃圾取自校食堂，將其用打漿機(jī)粉碎，使固體顆粒直徑小于1mm。以1L帶有橡膠塞的棕色廣口瓶作為反應(yīng)器，初始餐廚垃圾量為0.7L；充氮?dú)馐瓜到y(tǒng)保持厭氧環(huán)境，置于120rpm，35℃恒溫水浴振蕩器中。試驗(yàn)設(shè)定周期為25d，每5d取樣一次分析氨氮的變化情況。Fe和Co的化合物形式和投加量見表1。

表1 Fe、Co投加量對餐廚垃圾厭氧消化的影響試驗(yàn)方案

2 結(jié)果與分析

2.1 微量Fe對餐廚垃圾厭氧消化過程中氨氮含量的影響

不同微量Fe投加量下，厭氧消化過程氨氮含量變化情況如圖1所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，氨氮量迅速增加，12d內(nèi)Fe1組氨氮增加量和增加速率均高于其他組。隨后Fe2和Fe3兩組氨氮迅速增加，其他組則逐漸趨于穩(wěn)定。投加量為0.0025mgoL-1·d-1時(shí)，反應(yīng)器中氨氮的積累量最大，為415.87mg/L。

2.2 微量Co對餐廚垃圾厭氧消化過程中氨氮含量的影響

不同微量Co投加量下，厭氧消化過程氨氮含量變化情況如2所示。可以看出，隨著反應(yīng)進(jìn)行，氨氮量迅速增加，12d內(nèi)Co1組氨氮增加量和增加速率均高于其他組，隨后逐漸趨于穩(wěn)定。Co2、Co3兩組在12d后，氨氮積累速率迅速升高。Co的投加量為0.0025mgoL-1·d-1時(shí)，氨氮的含量最高，為418.61mgoL-1。

3 結(jié)束語

研究了不同微量金屬Fe和Co投加量條件下對餐廚垃圾厭氧消化過程中氨氮含量的影響。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)開始階段，氨氮的積累較快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行逐漸趨于穩(wěn)定。投加微量金屬元素Fe和Co，在反應(yīng)初期會抑制氨氮含量的提高；后期，投加量低于0.0025mgoL-1od-1時(shí)則會提高氨氮含量。

參考文獻(xiàn)

[1]呂凡，何品晶，邵立明，等.易腐性有機(jī)垃圾的產(chǎn)生與處理技術(shù)途徑比較[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4（8）：46-50.

[2]陳朱蕾，周磊，江娟，等.糞便與廚余垃圾現(xiàn)場處理研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，26（5）：196-199.

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[4]Speece R.E.“Nutrient requirements”in：Anaerobic digestion of Biogass[M].USA：Elsevier Applied Sciences Pub，1987.