餐廚垃圾厭氧發(fā)酵研究展望

目前，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫工藝的發(fā)展方向是提高餐廚垃圾的比產(chǎn)氫速率、產(chǎn)氫量和氫氣的濃度。采取的主要手段是選育培養(yǎng)高效產(chǎn)氫菌種、調(diào)控優(yōu)勢菌種的微生物生態(tài)因子，包括添加產(chǎn)氫過程促進(jìn)劑、降低抑制劑的濃度和改進(jìn)生物產(chǎn)氫反應(yīng)器等。

(1)餐廚垃圾適宜的厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌群研究。從多種途徑(古細(xì)菌、土壤、污泥等)獲取優(yōu)勢微生物菌種，主要是能實(shí)現(xiàn)高的氫氣轉(zhuǎn)化率和寬的底物利用范圍的菌種，并利用分子生物學(xué)手段研究產(chǎn)氫過程中優(yōu)勢菌種的類別和代謝途徑，從而為正確調(diào)控產(chǎn)氫過程奠定基礎(chǔ)。

(2)各種生態(tài)因子對餐廚垃圾產(chǎn)氫菌群的影響。目前，國內(nèi)外針對餐廚垃圾開展厭氧產(chǎn)氫過程的研究尚不深入。對于部分生態(tài)因子，如溫度、PH、停留時間、COD負(fù)荷、ORP、堿度和金屬離子等對餐廚垃圾厭氧產(chǎn)氫過程影響的研究大多缺乏系統(tǒng)性。

(3)碳水化合物(糖類)、蛋白質(zhì)、脂類物質(zhì)共存的餐廚垃圾厭氧產(chǎn)氫代謝途徑。國內(nèi)外學(xué)者對兩相厭氧消化含碳水化合物廢水的深入研究結(jié)果表明，以糖類作為厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫底物具有理論可行性。對于脂類物質(zhì)和蛋白質(zhì)厭氧發(fā)酵的研究很少：長鏈脂肪酸的厭氧降解一直是個難點(diǎn)，研究長鏈脂肪酸的產(chǎn)氫代謝途徑，還有大量的研究工作需要做；且厭氧條件下蛋白質(zhì)很快發(fā)生脫氨作用，游離氨的大量存在具有很大毒性，會抑制產(chǎn)氫微生物的活性，如何削弱或消除游離氨的抑制作用依然需要進(jìn)行研究。目前，尚未見到研究餐廚垃圾中糖類、脂類和蛋白質(zhì)三者共存的復(fù)雜環(huán)境中厭氧產(chǎn)氫代謝途徑的報道。因此，開展餐廚垃圾厭氧產(chǎn)氫過程研究的另外一個關(guān)鍵問題為：研究餐廚垃圾厭氧產(chǎn)氫代謝途徑，從而強(qiáng)化餐廚垃圾厭氧產(chǎn)氫過程，豐富日益完善的厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫理論體系。

(4)餐廚垃圾厭氧產(chǎn)氫過程的抑制劑與促進(jìn)劑開發(fā)。餐廚垃圾厭氧產(chǎn)氫過程中，存在一定的抑制劑和促進(jìn)劑。餐廚垃圾成分復(fù)雜，其中含有多種離子，如Na+、C1-等。此類離子對于其厭氧代謝產(chǎn)氫過程活性微生物群落以及代謝過程產(chǎn)物的作用很少。生物代謝過程中分解作用產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)作為產(chǎn)氫底物或副產(chǎn)物的大量積累，造成對產(chǎn)氫過程的“反饋抑制作用”明顯，其避免途徑尚需重點(diǎn)研究。餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程是微生物分解有機(jī)廢物的過程，其中酶起了非常重要的作用，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程的高效低成本酶制劑的開發(fā)也是重要的研究內(nèi)容。

(5)高效餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫反應(yīng)器開發(fā)。餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用離不開高效反應(yīng)器的開發(fā)。反應(yīng)器的主要作用是通過反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和功能的改變提高餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程中的傳熱、傳質(zhì)過程、盡可能降低反應(yīng)過程中的產(chǎn)物抑制。

(6)餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程模擬與控制。餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程影響因素多，過程難于控制，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用，開發(fā)高效實(shí)用的餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程模擬與控制具有重要意義。

總體來看，餐廚垃圾厭氧產(chǎn)氫是一種較徹底的解決餐廚垃圾環(huán)境污染問題的新技術(shù)，但實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用尚需大量的研究開發(fā)工作。

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