厨余垃圾厌氧消化对沼气微生物及环境的影响

摘要：厨余垃圾可通过厌氧消化生产沼气，实现其减量化和可再生能源的循环利用，促使行业发展向“双碳”目标靠近。总结了厨余垃圾厌氧消化过程中主要水解产酸菌和各营养型产甲烷菌，讨论了厨余垃圾在产沼过程中环境因子对厌氧消化的影响及其与微生物活性间的关系，同时基于厨余垃圾厌氧消化全生命周期研究，分析了沼气生产及其应用对环境的影响。最后，针对厨余垃圾厌氧消化产沼效能低下的问题，在系统优化方面进行了展望，以达到高效回收及高值化利用厨余垃圾的目的，进而实现能源结构转型，推动城市绿色低碳发展。

关键词：厨余垃圾；厌氧消化；微生物群落；环境影响

doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0626

中图分类号：X799.3；S19 文献标志码：A 文章编号：10080864（2024）06015911

由于国际社会依赖不可再生资源来维持生活质量和经济发展，导致自然资源储量快速减少、能源价格急剧增加，环境和气候也因此遭到破坏，所以迫切需要一种经济效益高、环境效益好的可持续利用能源。厨余垃圾（kitchen waste， KW）中有机物含量高，碳（C）、氮（N）源丰富，是宝贵的可再生资源。据联合国粮食及农业组织（Food andAgriculture Organization of the United Nations，FAO）[1]估计，全球每年约产生13亿t厨余垃圾，占人类粮食消费总量的1/3。2021年，中国产生城市生活垃圾27 097.2万t，其中厨余垃圾占37%～62%[2]。然而，厨余垃圾含水率高、极易腐烂，且其变质后会加速微生物病原体传播，对人类生存和健康产生负面影响。因此，安全有效的厨余垃圾处理方法是当前亟待解决的关键问题。厌氧消化（anaerobic digestion， AD）可在降解厨余垃圾的同时生产可再生能源，是一种更具环境效益的方法[3]。在厌氧条件下，接种污泥、禽畜粪便等有机物，其中的微生物可将厨余垃圾转化为甲烷（methane， CH4）等能源物质[4]。厌氧消化发酵液中还含有丰富的N、磷（P）、钾（K）元素，可作肥料和土壤调节剂，以保持土地高产，减少环境中养分流失，实现真正的减废[5]。