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酸化過程是廚余垃圾厭氧發酵產生甲烷與二氧化碳的首要步驟。在實際垃圾的厭氧處理過程中，常規的產酸相反應器中的微生物均為混合菌種，這些種群間存在生態位的相互補充和重疊，導致它們之間存在種群間的協作和競爭，不同的酸化產物和乙醇在酸化反應器中生成[1]。由于酸化產物的組成影響后續甲烷相的處理效果，選擇合適的操作參數，控制酸化相的產物組成對廚余垃圾的厭氧消化尤為重要。何種發酵產物可以避免甲烷細菌被抑制及工藝的失敗，不同的研究者有不同的看法。大多數研究者認為丙酸對于產甲烷不利，乙酸、甲酸和氫可以被甲烷菌直接利用，丁酸首先被變成乙酸再生成甲烷，而厭氧消化中丁酸的降解限速步驟是乙酸降解為甲烷。
有報道認為在酸化過程中有機酸的組成主要受pH的影響，但所采用的底物均非廚余垃圾。我們在用兩段法處理廚余垃圾時也曾發現pH對水解酸化過程的影響較大，為此，我們對酸化相的pH進行調控，結合以往的研究成果，分析不同pH條件下廚余垃圾酸化產物的組成及酸化的總體效果，從而找出最佳的酸化條件。
1實驗裝置與方法
1.1反應器
實驗所用的反應器為500mL的錐形瓶，上面設取樣口，瓶口由帶有乳膠管的膠皮塞密封，氣體由乳膠管導出，用排水法收集。反應器置于35℃的恒溫水浴搖床中。
1.2材料
實驗所用垃圾來自上海交通大學北區食堂。垃圾的主要成分是吃剩的米飯，另有少量的菜及肉類。收集的垃圾首先人工分選出其中的雜物（包括塑料、筷子及餐巾紙等），然后用食品粉碎機粉碎，置于4℃的冰箱中保存。經測定，實驗所用垃圾含水率為87.29％，揮發性固體的含量為11.85％（濕重）。
1.3分析測定
pH值采用精密pH計（pH22）測定；總固體（TS）、揮發性固體（VS）、總懸浮物（TSS）、揮發性懸浮物（VSS）采用烘干法測定；揮發性有機酸（VFA）濃度采用滴定法測定；進料和出料COD濃度采用K2Cr2O7氧化法測定；氨氮（NH4+-N）采用滴定法測定；氣體成分（CO2、H2、NH3）采用日本島津GC-14B型氣相色譜儀測定（TDX-O2色譜柱）測定；總有機碳（TOC）和總氮（TN）采用multiN/C3000型總有機碳-氮分析儀測定；VFA的組成采用用日本島津LC-2010型高效液相色譜儀（C18色譜柱）測定。
1.4實驗方法
1.4.1產酸菌的培養與馴化
取本實驗室甲烷相的厭氧活性污泥為產酸菌種，置于35℃的恒溫水浴中培養馴化。
1.4.2反應器運行方式
本實驗采用批量運行方式，水浴搖床的溫度為35℃，每分鐘運轉110次，定期取樣分析酸化效果。
1.4.3反應器中pH值的調節
反應器中的pH值開始用NaHC03調節，反應過程中用5mol?L-1的NaOH溶液手動調節，每12h調節一次。2結果與討論
2.1不同pH條件下VFA的變化規律
采用一次投料批量運行方式，對pH值分別為5、7、9、11等條件下VFA濃度隨發酵時間的變化進行了為期近一個月的連續測定，所得的結果示于圖1。由圖可見對于不同的pH值，反應器中VFA的濃度都先是快速增加，最后增加緩慢并且趨于穩定。
表1為從實驗結果計算出的不同pH值條件下穩定運行時VFA的產量及酸化率，可以看出，當pH值為7時，VFA產量和酸化率最大，分別為35.100gVFA?L-1，和1096.8mgVFA?g-1TS。
表1不同pH值條件下穩定運行時VFA的產量和酸化率.2pH對VFA組成的影響
在實驗進行到穩定期時，對反應器中的VFA組成進行了分析。結果顯示，發酵液中存在甲酸、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、蘋果酸和琥珀酸等。另外，對其中的幾種揮發酸進行了定量監測，結果如圖2所示。從圖2中可以看出，各種VFA的含量受pH值的影響，但乙酸與乳酸在大多數的情況下總為主要產物，而丙酸與丁酸在所有的實驗中濃度都很低，這與有關的研究結果相同。在pH值為7時丁酸的含量較高，而在pH值大于7時丙酸的含量相對較高。這主要是由于在pH值為7時，有利于丁酸性發酵細菌的增長，而丙酸性發酵細菌易于在堿性的環境中生長，從而表現為不同的發酵類型。通過分析，可以得出以下結論，不同種群有著不同的最佳生長環境，在一個穩定的生境中，當某一種群的最適生長環境與生境相近時，此種群就成為優勢種群。因此，在實際應用中，應利用微生物生長適宜的環境條件，人為創造有利環境，促使所需種群處于優勢地位。
2.3不同pH條件下TS的去除率及蛋白質的降解
蛋白質的降解情況用反應器中上清液所含氨氮的濃度來估算（因為氣體中所含的氨氣的濃度很低，可以忽略不計）。由圖4可知，在不同的pH條件下，氨氮的濃度隨著反應時間的增加呈現出上升趨勢，但在pH值為7時氨氮的濃度遠高于其他三種pH值條件。這一現象反映出蛋白質降解緩慢，隨著反應時間的加長，蛋白質的降解率提高，并且蛋白質適合于在pH為中性的范圍內降解。
3結論
（1）pH對廚余垃圾酸化過程的酸化效果及酸化產物的組成有明顯的影響。可能酸度影響酸化產物主要是由于優勢菌群的變化所致。
（2）乳酸和乙酸在不同的pH條件下總為主要產物，當pH值大于7時，明顯有丙酸生成。
（3）廚余垃圾酸化的最佳pH值為7，此條件下VFA產量和酸化率最大，分別為35.100g VFA?L-1和1096.8mg VFA?g-1 TS；TS的去除率高達65.3％；蛋白質的降解效果明顯。在整個實驗過程中，用NaHCO3和NaOH來調節pH值，這樣操作費用較高。為此，需要研究通過控制廚余垃圾的C/N來調節酸化反應的pH條件。
