厨余垃圾发酵实验
一、实验目的
厨余垃圾的发酵处理是其无害化、资源化处理的最重要途径之一。通过本实验，使得学生了解有机垃圾发酵处理的特点及其影响因素。知道如何准备发酵原料，如何控制发酵各参数条件等。
二、实验原理
厨余垃圾发酵属于厌氧发酵。厌氧处理在废弃物处理上大多用于水处理，在生活垃圾的处理上用的较少，尤其是我国。厌氧发酵也叫厌氧消化、沼气发酵、甲烷发酵，是将复杂有机物在无氧条件下利用厌氧微生物：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢耗乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌等降解生成N、P等无机化合物和甲烷、二氧化碳等气体的过程。
厌氧处理方法无论是在水处理还是有机垃圾处理发面原理都是一样的，都存在三阶段理论。
第一阶段为水解发酵阶段，是指复杂的有机物在微生物胞外酶的作用下进行水解和发酵，将大分子物质转化成小分子物质如：单糖、氨基酸等为后一阶段做准备。
第二阶段为产氢、产乙酸阶段，该阶段是在产酸菌如胶醋酸菌、部分梭状芽孢杆菌等的作用下分解上一阶段产生的小分子物质，生成乙酸和氢。这一阶段产
酸速率很快，致使料液pH值迅速下降，使料液具有腐烂气味。
第三阶段为产甲烷阶段，有机酸和溶解性含氮化合物分解成氨、胺、碳酸盐和二氧化碳、甲烷、氮气、氢气等。甲烷菌将乙酸分解产生甲烷和二氧化碳，利用氢将二氧化碳还原为甲烷，在此阶段pH值上升。
这三个阶段当中有机物的水解和发酵为总反应的限速阶段。一般来说，碳水化合物的降解最快，其次是蛋白质、脂肪，最慢的是纤维素和木质素。
三、实验材料、仪器及要求
1.实验原料
本实验的原料来自于学校学生食堂餐厨垃圾, 成分为： 菜叶( 葱叶、芹菜叶、白菜叶等)、海鲜( 虾皮、蟹壳、鱼刺等)、泔脚( 蛋壳、面条、剩菜等) ； 不含塑料、玻璃、石块等大块无机固体。接种污泥为污水处理厂的污泥。
2．发酵反应器
KL-LJFJ-1型发酵处理反应器，发酵反应器容积为30L，带有机械搅拌，加温恒温系统。可测量发酵温度，并恒定控制发酵温度。
3．测定内容
(1)初始及发酵结束时，测定堆肥材料的含水率(MC)、总固体(TS)、挥发性固体(VS)、碳氮比(C／N)、甲烷体积；
(2)发酵过程中，发酵材料的温度、pH值。
4．分析和记录仪器
烘箱、马弗炉、天平、TOC和TN测定仪、数据检测记录仪、计算机。
四、实验分析方法
1.实验原料的TS、VS测定：
TS即总固体，又称干物质，是指发酵原料除去水分后所剩余的物质；VS即挥发性固体，是指原料总固体中除去灰分以后所剩余的物质。TS、VS测定方法如下：
（一） TS测定方法
固体含量是厌氧消化的一个重要指标，反映了反应器处理效率的高低。总固体含量的测试方法采用烘干法，即将原料在105℃下烘干至恒重。此时物质的质量就是该样品 的总固体含量。
TS=样品中TS质量W干100%样品质量Ws
（二）VS测定方法
将在105℃下烘干的原料放在500~550℃温度下灼烧1h，其减轻的质量就是该样品挥发性固体量。
VS=样品中TS质量W干-样品灰分质量W灰
样品TS质量W干100%
2.实验原料的TOC、TN测定
五、实验步骤
1.原料准备
对于植物性垃圾首先将其捣碎混匀，取样测定TS、VS，加入水调其TS为20%左右，然后采用NaHCO3调节其pH值，使其值维持在7.5左右。按照菌料比1:3配装污泥。
2.投入原料
开启KL-LJFJ-1型发酵处理反应器，设置加热桶温度（45~60℃）。将实验步骤1中准备的原料投入发酵反应器中。开启搅拌。开始发酵实验，并记录实验数据。
2.观察实验现象
发酵过程中，观察收集气体的量以及气体释放速度。
