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作为传统的厌氧消化利用途经,该发酵产物可以作为原料进一步为产乙酸菌的和产甲烷菌利用,生成甲烷。而在目前多元化梯度利用系统中,该发酵产物还可作为化工原料生产生物可降解塑料。为提高有机废物发酵产物多元化梯度利用的效率和产品的附加值,本文主要研究了外界环境因素调控对于有机废物发酵产乳酸和甲烷的影响,其主要内容包括pH、温度和发酵时间对非灭菌有机废物厌氧发酵产乳酸光学纯度提高的影响及反应系统中的微生物种群结构;在水解-组合式厌氧消化工艺中,难生物降解及易生物降解生物质在厌氧水解过程中的协同及抑制作用,并通过剖析胞外水解酶的活性深入研究了甲烷化出水循环和水解液回流对于水解效率的影响,主要得出了如下结论:
1、在非灭菌的厨余垃圾发酵产乳酸过程中,L(+)-乳酸是主要的光学异构体形式。pH、温度和发酵时间和它们的相互作用对乳酸的光学异构体形式有明显影响。
1)pH、温度和发酵时间的变化对乳酸的光学异构体纯度有明显影响。未调节pH、调节pH到5和8条件下的乳酸光学异构体纯度高于pH 6和pH7下的乳酸光学异构体纯度。随着温度由35℃到45℃,乳酸的光学异构体纯度增加。在不同pH和温度条件下,有一个最优的发酵时间。
2) 乳酸菌和Clostridium sp.菌属是非灭菌厨余垃圾发酵产乳酸过程中的优势菌种。微生物种群结构的更替是在不同pH、温度和发酵时间条件下乳酸光学异构体纯度变化的原因。
2、增加易生物降解的蔬菜废物能够改善难生物降解的花卉废物水解,在蔬菜废物与花卉废物以定比例混合进行厌氧水解时,提高循环液的稀释率能够改善水解过程的效率。
1)厌氧水解过程能够有效地使蔬菜花卉减量化。蔬菜废物流加入到干花卉中后,VFA的形成和营养的补充对于提高整个过程的水解效率有重要影响。水解率、产物分配、和CMCase活性与进料基质的物理和化学特性有明显的相关性。这些物理化学特性包括TS(%),碳(%VS),氮(%VS),木质纤维素(%VS),半纤维素(%VS)和总糖(%VS)。
2)提高稀释率能够提高有机废物的水解率,增加总的胞外酶活性,有机废物的水解主要归功于cell-free的酶活性,然后是biofilm-associated的酶活性,提高稀释率布景有利于cell-free的酶到达有机废物的表面,而且同时促进了biofiIra-associated酶活性的富集。