利用有機(jī)物作為外加碳源的研究已有二十年的歷史。許多文獻(xiàn)已經(jīng)驗(yàn)證了常見碳源（乙酸、乙醇和葡萄糖）的有效性，但這些碳源高昂的成本導(dǎo)致其難以應(yīng)用于實(shí)際[1]。餐廚垃圾由于其富含有機(jī)物，是理想的碳源制備基質(zhì)[2]。厭氧發(fā)酵的一個(gè)階段水解是其限速步驟，因此是提高發(fā)酵效率關(guān)鍵。通過酸/堿處理、熱處理、超聲處理和水熱處理促進(jìn)水解效率已經(jīng)被廣泛研究[3]。王佳明等研究表明超聲波預(yù)處理可以促進(jìn)餐廚垃圾的水解效率和VFAs產(chǎn)率[4]。Yin等在100-200℃不同溫度水熱預(yù)處理后，發(fā)現(xiàn)餐廚垃圾中SCOD、蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂類隨溫度增加而增加，水熱預(yù)處理可顯著提高餐廚垃圾發(fā)酵時(shí)VFAs的產(chǎn)量[5]。宋珍霞等研究表明餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFAs的佳熱堿預(yù)處理pH值為11[6]。

熱水解預(yù)處理雖然促進(jìn)了餐廚垃圾固體有機(jī)物溶解，但是餐廚垃圾中的有機(jī)物并沒有完全溶出。為了得到大產(chǎn)量的可溶性碳源，還要將固態(tài)餐廚部分進(jìn)一步進(jìn)行厭氧發(fā)酵。厭氧發(fā)酵的一個(gè)階段水解是其限速步驟[7]，提高餐廚垃圾的水解效率也是生產(chǎn)反硝化碳源的關(guān)鍵。前兩步水解酸化的發(fā)酵產(chǎn)物是可行的替代碳源，因?yàn)槿芙獾挠袡C(jī)物含量（由有機(jī)酸組成，主要是乙酸、丙酸和乳酸）很高。

因此，本章通過對餐廚垃圾水熱預(yù)處理，比較不同溫度下餐廚垃圾溶出的有機(jī)物含量，確定佳的水熱溫度，并探究熱水解對餐廚垃圾厭氧發(fā)酵的影響。

1.材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)置五個(gè)預(yù)處理溫度，即常溫、110℃、135℃、160℃和185℃。取TS=26%的儲(chǔ)備餐廚垃圾19.2 g加去離子水30.8 mL稀釋到TS=10%，倒入100 mL反應(yīng)釜內(nèi)膽中，從常溫加熱到設(shè)定溫度后，在鼓風(fēng)干燥箱中加熱30 min后取出自然冷卻，將處理后的餐廚垃圾倒入50 mL離心管中離心5 min，轉(zhuǎn)速設(shè)為8000 r/min。離心后用5 mL注射器吸取上清液，用0.45 μm濾頭進(jìn)行過濾，過濾液用于測定SCOD、VFAs、多糖、蛋白、氨氮、硝態(tài)氮和總氮。

以常溫作為對照組，110℃、135℃和160℃為實(shí)驗(yàn)組，取30.77 g TS=26%的餐廚按上述步驟處理，將離心后的上清液倒掉，處理過后的固態(tài)餐廚與1g活性污泥與151 mL去離子水混合均勻得到TS=5%的餐廚垃圾并分別裝到四個(gè)250 mL鹽水瓶中，用氮?dú)獯得? min后密封，然后放在33℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵6天。每天取3 mL發(fā)酵液，離心過濾后測定發(fā)酵液中的SCOD、VFAs、乳酸、多糖。

1.2餐廚垃圾和接種污泥

實(shí)驗(yàn)所用餐廚垃圾取自合肥工業(yè)大學(xué)德園食堂，主要是大米、雞肉、魚肉、豆制品、青菜等。將餐廚垃圾預(yù)處理，通過添加少量水，利用豆?jié){機(jī)將餐廚垃圾打碎呈糊狀，保存在4℃冰箱中。測得餐廚垃圾的TS為26%，揮發(fā)性固體（VS）為24%。

本次實(shí)驗(yàn)的接種污泥取自合肥市朱磚井污水處理廠。測得污泥的TS為8.8%，VS為4.2%。將污泥混合液倒入50 mL離心管中在6000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心5 min，倒掉上清液后將固體污泥作為接種污泥。