全 文 ：·85·
可再生能源
Renewable Energy Resources
第 29 卷 第 2 期
2011 年 4 月
Vol.29 No.2
Apr. 2011
收稿日期： 2010-12-13。
基金项目： 国家科技支撑计划（2008BADC4B03，2008BADC4B15，2009BAC64B08）。
作者简介： 侯 雨（1986-），女，新疆伊犁人，工学硕士，研究方向为农业生物环境与能源工程。 Email:houyubuding@163.com
通讯作者： 林 聪（1956-），女，教授，博士生导师，研究方向为农业生物环境与能源工程。 Email:lincong@cau.edu.cn
醋 糟 厌 氧 发 酵 特 性 的 研 究
侯 雨， 林 聪， 王 阳， 段 娜
（中国农业大学 水利与土木工程学院， 北京 100083）
摘 要： 以醋糟为厌氧发酵原料，分别进行了连续进料试验和全进全出料试验。 连续进料试验结果表明，在每
天进料量保持不变的情况下，日产气量稳定，平均产气率为 0.918 m3/（m3·d），最高产气率可达 1.111 m3/（m3·d）。
经过计算可知，8.52 kg 醋糟可产 1 m3沼气。 全进全出料发酵试验结果表明，醋糟厌氧发酵的体积上浮和膨胀非
常明显。当进料浓度为 4%时，料液最大膨胀体积为 322.68 cm3，为发酵料液体积的 28.8%。醋糟厌氧发酵具有降
解速率快，滞留期短等特点。
关键词： 醋糟； 厌氧发酵； 沼气； 体积膨胀
中图分类号： TK6； S216.4； TS264.2 文献标志码： A 文章编号： 1671-5292（2011）02-0085-04
Study on anaerobic fermentation characteristics
of vinegar residue
HOU Yu， LIN Cong， WANG Yang， DUAN Na
（College of Water Conservancy & Civil Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China）
Abstract： In this study, the anaerobic fermentation process was investigated with vinegar residue as
raw material. Continuity test and all-in all-out test were carried out. The result of continuity test
showed that the daily gas production maintained stable when daily feeding quantity was fixed. The
average gas production rate was 0.918 m3/（m3·d）, the maximum gas production rate was 1.111 m3/（m3·d）.
The potential gas production of vinegar residue was 8.52 kg/m3. Based on the result of all-in all-out
test, the condition of volume expansion during the fermentation process was very significant. The ef-
fective fermentation volume was 1 400.93 cm3, the maximum volume expansion was 322.68 cm3 when
the concentration was 4%, which accounted for 28.8% of effective fermentation volume. The anaero-
bic fermentation of vinegar residue has the advantages of higher degradation rate and shorter reten-
tion time.
Key words： vinegar residue； anaerobic fermentation； biogas； volume expansion
0 前言
目前，山西省的制醋产业发展迅速，但由此产
生的醋糟堆积及环境污染问题已经成为制约山西
省制醋业持续健康发展的主要瓶颈。据统计，每生
产 1 t 标准固态发酵二级食醋，就产生 600～700 kg
的鲜醋糟 [1]。 山西省每年产生 300 万 t 醋糟，数量
非常巨大[2]。
山西省的制醋业主要采用固态发酵法， 以高
粱为主料，以麦麸、稻壳为辅料，经两次发酵后再
进行固液分离便可得到食醋和醋糟 [3]。 醋糟中含
有大量的粗纤维，蛋白质含量较低，具有难以自然
降解的特性。目前，仅有一小部分醋糟用作动物饲
料和食用菌栽培料[4]～[14]，大部分醋糟被废弃。 本研
究以醋糟作为厌氧发酵的原料， 通过连续进料发
酵试验和全进全出料发酵试验， 探索醋糟厌氧发
酵生产沼气的潜力， 以期实现山西省醋糟的资源
化利用和为醋糟沼气工程的可持续发展提供一定
的理论依据。
DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2011.02.020
1 连续进料发酵试验
1.1 试验原料
醋糟：取自山西省王郝村，由酿醋填充剂（稻
壳）和酿醋原料残渣组成，其 C/N 为 20/1[15]，其他
成分测试见表 1。
注：ATP 是细胞能量的供体， 其浓度对数与细胞总数的对数成线性关
系，反映微生物总体活性。
接种物：沼液，取自山西省王郝村以醋糟为发
酵原料的正常运行的沼气工程。
1.2 试验装置及试验方案
试验采用自制的连续进料发酵装置 （图 1）。
该试验装置中发酵罐的容积为 30 L，试验装置配
有水套保温系统，可将发酵温度稳定在（32±1）℃。
试验采用干式进料和循环回流， 每日定时进料
300 g，早晚定时搅拌两次，每日定时记录产气量，
采用湿式气体流量计（型号：LML-1）记录日产气量。
1.3 试验结果分析
连续进料试验是在完成菌种驯化及富集
和发酵系统产气稳定的情况下进行的。在 10 d
的连续进料试验过程中 ， 每天产气所消耗的
料液的体积 ，都通过进料进行了补充 ，所以发
酵料液体积一直没有减少 。 后 5 d 没有进料 ，
产气量逐渐减少 ，发酵料液也逐渐减少 ，其体
积减少的量与产气量有关 。 连续进料试验日
产气变化情况见图 2。 从图 2 可以看出 ，在厌
氧条件下 ，醋糟具有良好的产沼气能力 。在连
续稳定的进料条件下，醋糟厌氧消化稳定，沼气
产量保持平稳，最高日产气量为33.352 L，最低日
产气量为 23.308 L。 平均产气率为0.918 m3/（m3·d），
最高产气率达 1.111m3/（m3·d），最低产气率为 0.787
m3/（m3·d）（表 2）。在连续进料的试验周期内，总进
料量为 3 000 g，总产气量为 352.244 L。 经过计算
可知，8.52 kg醋糟能产 1 m3沼气。
在本试验周期内，前 10 d 连续进料，第 11～
15 天未进料，日产气量呈明显线性下降趋势。 在
15 d的连续发酵过程中，未进行出料，从而证明了
秸秆发酵产沼气不需要大量的排放厌氧残留物。
连续进料所补充的原料体积基本上等于物料降解
产生沼气所减少的体积。
在醋糟厌氧消化过程中， 物料的漂浮非常明
显。浮渣体积膨胀会影响到发酵罐体积的利用率。
针对这一问题，进行了全进全出料试验研究。
2 全进全出料发酵试验
2.1 试验方案
本试验装置包括 3个部分：发酵反应器、恒温
控制装置和排水集气装置。 发酵反应器和排水集
气装置均为 2 000 ml三角瓶，反应器上设取样管，
采用恒温水浴保证发酵温度稳定在（35±1）℃。 根
据进料浓度不同设 5 个处理组， 均采用全进全出
料方式，进料方案见表 3。 R5 处理组所加的醋糟
经过磨碎机磨碎处理，是醋糟和沼液的混合物，呈
现糊状，总固体含量（TS）为 6.23%，不含有能上浮
的较大颗粒，故在试验过程中未表现出发酵体积
·86·
可再生能源 2011，29（2）
表 1 原料和接种物特性
Table 1 Character of raw material and inoculums
项目 TS/% VS/% pH ATP/nmol·L-1
醋糟 29.25 92.45 5.5 /
沼液 1.78 76.46 7.21 377
1
2
43
8
5
6
7
图 1 连续性发酵试验装置示意图
Fig.1 Experimental device of continuous fermentation
表 2 池容产气率
Table 2 Gas production rate
发酵天数/d 1 2 3 4 5
池容产气率
m3/（m3·d）
发酵天数/d 6 7 8 9 10
池容产气率
m3/（m3·d）
0.865 0.843 0.905 0.956 0.799
1.111 0.787 0.975 0.983 0.953
进
料
量
/g·
d-
1
60
50
40
30
20
10
01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
350
300
250
200
150
100
50
0
日
产
气
量
/L
发酵时间/d
图 2 日产气量变化图
Fig.2 Variation of daily gas production
1-发酵罐主体；2-加热水套；3-湿式气体流量计；4-集气袋；
5-进料管；6-出料管；7-搅拌器；8-电机
·87·
侯 雨，等 醋糟厌氧发酵特性的研究
图 3 体积膨胀变化图
Fig.3 Variation of volume expansion
表 3 试验进料方案
Table 3 Feeding scheme of experiment
项目 醋糟/g 沼液/g TS/%
R1 200 1 262.5 4.0
R2 350 1 356.25 6.0
R3 400 1 062.5 8.0
R4 500 962.5 10.0
R5 1500 / 6.23
350
300
250
200
150
100
50
0
膨
胀
体
积
/c
m
3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
发酵时间/d
R1 R2 R3 R4
600
500
400
300
200
100
0
日
产
气
量
/m
l
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
发酵时间/d
R1 R2 R3 R4 R5
图 4 日产气量变化图
Fig.4 Daily biogas production
膨胀的特性，因此将 R5 处理组作为对比试验组。
本试验发酵周期为 30 d， 重点监测浮渣的体积变
化。为使发酵原料混合均匀，每日定时进行人工搅
拌两次，每次持续时间为 1 min。
2.2 监测内容及方法
采用烘干法测定总固体含量（TS）和挥发性
固体含量（VS）；通过测量浮渣层的周长和高度来
计算浮渣体积，每天测定两次。
2.3 试验结果分析
发酵开始后， 一些较大的醋糟颗粒逐渐漂浮
在发酵瓶上部，出现了明显的分层现象，从上至下
依次是浮渣膨胀层、液体层和沉渣层。每天在记录
产气量之前， 轻轻摇晃厌氧发酵瓶， 破坏分层现
象，使发酵液混合均匀，这有利于菌种的均匀分布
和厌氧发酵的进行。在厌氧发酵的过程中，浮渣的
膨胀体积逐渐减小。到第 9天时，浮渣体积膨胀现
象基本停止，但浮渣层仍存在，直至整个厌氧发酵
过程结束。
各处理组浮渣层上部体积膨胀情况见图 3。
R1，R2 处理组浮渣层的最大膨胀体积出现
在发酵的第 2天， 膨胀体积分别为 322.68 cm3和
234.59 cm3， 分别占发酵料液体积的 28.8%和
16.69%； R3，R4处理组浮渣层的最大膨胀体积均
出现在发酵的第 1天，膨胀体积分别为 215.31cm3和
114.72cm3，分别占发酵料液体积的16.69%和 9.94%。
图 4为各处理组日产气量变化情况。
从图 4可以看出， 所有处理组的日产气量均
呈现先升高后降低的趋势。 发酵第 1天主要是纤
维素类物质水解成为酸类物质， 其持续时间相对
较短， 说明醋糟中含有的纤维素类物质的水解酸
化速度较快。 第 2～7 天是产气速度最快时期，所
有处理组均在第 2天出现日产气量最大值。 各处
理组在本阶段的累计产气量依次为1 685，1 372，
519，573，626 ml，分别占总产气量（体积分数）的
67.02%，84.38%，82.91%，76.50%，73.30%，说明本
阶段醋糟厌氧发酵速度较快， 厌氧发酵过程的物
能转换速率较高。第 3天以后，所有处理组的日产
气量均趋于平缓，产气量逐渐减少。各处理组在前
7 天的累积产气量分别占总产气量的 80.23%，
90.65%，88.66%，90.52%，80.56%， 表明在发酵的
前 7天， 原料中可降解的物质已大部分转化成为
沼气，反映出醋糟具有发酵速率快、水力滞留期短
的特点。
从图 3，4可以看出，在发酵初期，沼气产量高，
浮渣层膨胀体积大；随着发酵的进行，日产气量逐
渐下降，浮渣层体积也随之减小。 总体来说，沼气
的产生形成了一定的浮升力， 在一定程度上导致
了浮渣层的体积膨胀。由于 R1和 R2处理组料液
浓度较低，物料流动性较好，有利于气泡上浮，从而
带动浮渣层的浮升，导致浮渣层的膨胀体积较大。
R3 和 R4 处理组料液浓度较高，由于未进行连续
搅拌，在静沉状态下，浮渣在发酵瓶顶部仍会形成
明显的上浮现象，极易造成发酵料液的溢出，阻碍
了厌氧发酵过程的正常进行，降低了发酵效率。
随着沼气的产生和物料的能量转化， 发酵料
液的体积在不断减少，发酵结束后，发酵前后料液
总体积与总质量变化见表 4。
·88·
可再生能源 2011，29（2）
我国生物燃料发展面临
成本与技术难题
由表 4可以看出， 各处理组料液在发酵前后
总体积和总质量均减小， 说明随着厌氧发酵过程
的进行，原料中的有机质不断转化成沼气。 R1 处
理组总体积和总质量变化较大，分别降低 12.87%
和 22.44%；R4 处理组料液总体积和总质量变化
较小，分别降低 8.16%和 15.78%。 显然，在本试验
条件下，发酵料液浓度为 4%和 6%处理组的降解
率优于发酵料液浓度为 8%和 10%的处理组。
3 结论
（1）醋糟在中温厌氧发酵条件下，具有良好的
产沼气的能力。 连续进料试验结果表明，8.52 kg
醋糟能产 1 m3沼气。
（2）在全进全出料试验条件下，醋糟厌氧发酵
体积膨胀明显， 最大膨胀体积为有效发酵容积的
28.8%。厌氧发酵进行 7 d后累计产气量即可达到
总产气量（体积分数）的 80%以上。 醋糟具有降解
速率快的特点，因此，在实际工程中可缩短其厌氧
发酵的水力滞留期，达到最佳的处理效果。
参考文献:
[1] 马学曾．鲜醋糟循环重复利用的研究[J]．江苏调味副食
品，2005，22（2）：32-34．
[2] 杨庆文，彭晓光，杨林娥，等 ．醋糟的开发与利用[J]．山
西农业科学，2009，37（2）：44－46．
[3] 董丽．醋糟再利用初探[J]．中国调味品，1997，3（3）：20．
[4] 花卫华，单昊书，徐志伟．醋糟对湖羊羔羊的育肥效果
的研究[J]．安徽农业科学，2008，36（32）：14105-14112．
[5] 施安辉，秦立东，于大连，等 ．醋糟代替棉籽壳栽培平
菇的研究[J]．中国食用菌，1997，17（3）：14-15．
[6] 景小兰，田洪岭 ．醋糟栽培双孢菇的示范与推广 [J]．山
西农业科学，2009，37（2）：29-31．
[7] 史晓华，于磊娟，李敬龙 ．3 菌共酵樱桃醋糟生产蛋白
饲料的研究[J]．中国酿造，2009，（6）：62-65．
[8] 景小兰，田洪岭 ．醋糟与稻草栽培双孢菇比较研究 [J]．
山西农业科学，2008，36（9）：90-92．
[9] 邵莲花，王锦平，李建英．发酵醋糟喂猪试验[J]．山西农
业科学，2004，32（4）：80-82．
[10] 李萍萍，胡永光，赵玉国，等 ．利用醋糟开发植物栽培
基质的发酵技术 [J]． 城市环境与城市生态，2003，16
（4）：79-80．
[11] 杨玉芳．醋糟在花卉栽培中的应用研究[J]．北方园艺，
2009（10）：213-215．
[12] 韩丽，刘晓，李国兴，等．酱醋渣和醋渣的开发利用[J]．
粮食与饲料工业，2005（3）：32-33．
[13] 林克龙，林琳，黄达明．反应器固态发酵醋糟工艺条件
的研究[J]．粮食与饲料工业，2005（11）：26-29．
[14] 曹日亮，杨晋青，梁兴龙，等．CY 发酵醋糟的最佳条件
[J]．山西农业科学，2003，31（2）：81-84．
[15] 禹兰景，郭伟珍，王彦芝．城市污泥与树皮、秸秆、醋糠
混合堆肥研究 [J]．河北林果研究 ，2008，23 （3）：271-
275．
发酵料液总体积/cm3 发酵料液总质量/g
发酵前 发酵后 体积减小率/% 发酵前 发酵后 重量减少率/%
R1 1 400.93 1 220.64 12.87 1 462.50 1 163.59 20.44
R2 1 676.45 1 550.71 7.50 1 706.25 1 420.85 16.73
R3 1 288.21 1 211.42 5.96 1 462.50 1 200.52 17.91
R4 1 166.98 1 071.71 8.16 1 462.50 1 231.64 15.78
R5 1 476.26 1 413.39 4.26 1 500.00 1 272.71 15.15
项目
表 4 发酵前后料液总体积和总质量
Table 4 The total volume and total quality of feedstock and slurry before and after fermentation
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!

在传统化石能源煤、石油等日益枯竭、人类面临的
环境污染日益加重的情况下，可再生能源的发展日益迅
速，但太阳能、风能这样的间歇式能源在一定程度上使
发电存在不确定性，因而生物燃料就有了发展的契机。
生物燃料是指通过生物资源生产的燃料乙醇和生
物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生
能源开发利用的重要方向。受世界石油资源、价格、环保
和全球气候变化的影响，20 世纪 70 年代以来， 许多国
家日益重视生物燃料的发展，并取得了显著的成效。
生产成本过高是生物燃料产业发展的首要障碍。由
于生物燃料的原料成本很难得到有效控制，产业链也尚
未培育成熟，因此目前涉及生物燃料领域的企业主要是
大企业，中小企业很难涉足。技术研发也遇到一定阻碍。
结合我国当前发展现状，为了可持续发展，我国发展生
物燃料应更多采用利用废弃物制造燃料的方式，但目前
我国在此方面的技术有待提高。 （来源：北京日报）