全 文 ：收稿日期:2012 － 3 － 29
项目来源:“十一五”国家科技支撑计划项目(2008BADC4B15)
作者简介:魏本平(1986 －) ，女，硕士研究生，主要研究方向废弃物资源化利用。
通讯作者:邓良伟，E-mail:dlwbrtc@ yahoo． com． cn
醋糟干发酵产沼气潜力研究
魏本平1，陈 闯1，2，卢秀红3，郑 丹1，李 洋1，2，邓良伟1
(1．农业部沼气科学研究所，成都 610041;2．成都信息工程学院资源环境学院，成都 610025;3．吉林省临江市
农村经营管理总站，吉林 临江 134600)
摘 要:在 25℃和 35℃的条件下，以醋糟为发酵原料，进行批式干发酵产沼气试验。研究了温度对醋糟干发酵产
沼气的影响，并分析了醋糟干发酵的可行性。结果表明，在发酵浓度 TS为 23． 7%的条件下，35℃的原料产气率比
25℃提高了 24． 3%，池容产气率提高 21． 4%。试验表明，醋糟是良好的干发酵产沼气的原料，宜采用的干发酵温度
为 35℃。
关键词:醋糟;干发酵;温度;沼气
中图分类号:S216． 4 文献标识码:A 文章编号:1000 － 1166(2012)03 － 0030 － 04
Study on Biogas Dry Fermentation of Vinegar Residue / WEI Ben-ping1，CHEN Chuang1． 2，LU Xiu-hong3，
ZHENG Dan1，LI Yang1，2 DENG Liang-wei1 / (1． Biogas Institute of Ministry of Agriculture，Chengdu 610041，
China;2． College of Resource and Environment，Chengdu University of Information Technology，Chengdu
610025，China;3． Management and Administration on Rural Cooperative Centre of Linjiang City Jilin Province，
Linjiang 134600，China)
Abstract:A batch biogas fermentation device was used to study the influence of temperature on dry anaerobic fermentation
of vinegar residue under different temperatures (25℃，35℃)． The feasibility of dry fermentation using vinegar residue as
raw material is analyzed． The results showed that，under the initial total solid (TS)of 23． 7%，the performance at 35℃
was better，with biogas production potential increased by 24． 3% comparing with that under 25℃，and volumetric biogas
production rate increased by 21． 4% ． These showed that vinegar residue was suitable material for dry anaerobic fermenta-
tion，and optimal temperature was 35℃ ．
Key words:vinegar residue;dry fermentation;temperature;biogas
1 引言
醋糟是利用粮食原料生产食醋过程中排放的有
机废弃物，长期以来，填埋是其主要的处理方式。据
报道，每生产 1 吨标准固体发酵二级食醋，就会产生
600 ～ 700 kg醋渣。由于醋渣含有丰富的有机物，其
中粗蛋白 6% ～10%，粗脂肪 2% ～5%，无氮浸出物
20% ～30%，粗灰分 13% ～ 17%［1］，所以，醋糟的资
源化利用是解决制醋行业废弃物最佳的出路。目
前，对醋糟资源化利用，大多作为饲料和食用菌栽培
料［1 ～ 3］。但前者烘干成本高，后者消耗量少，不能从
实质上解决问题［4］。
沼气发酵技术是改善环境、废弃物资源化利用
的有效途径之一。对于固态废弃物的沼气发酵，根
据发酵初始料液总固体量(TS)可大致分为湿发酵
(TS ＜ 10%)和干发酵(TS ＞ 20%)两种类型［5］。已
有的研究表明，干发酵优点显著:一方面，池容产气
率和池容效率得到了一定程度的提高;另一方面，发
酵后的沼液养分浓度高，容易资源化利用［6］。工业
醋糟的 TS 都高于 20%，可以直接作为沼气干发酵
的原料。
本试验以醋糟作为厌氧干发酵的原料，通过批
式发酵试验，探索醋糟厌氧干发酵生产沼气的潜力，
为醋糟原料沼气工程的提供设计参数。
2 材料与方法
2． 1 发酵原料与接种物
发酵原料为吉林省某醋厂的醋渣。接种物为本
03 中国沼气 China Biogas 2012，30(3)
实验室猪粪发酵产沼气的厌氧消化污泥，醋糟的 TS
和 VS分别为 28． 2%和 23． 9%。接种污泥的 TS 和
VS分别为 15． 6%和 8． 90%。
2． 2 发酵装置
沼气发酵装置为橡胶塞密封的 1000 mL 广口
瓶，用橡胶导管和玻璃导管将广口瓶与集气瓶相连
接，将广口瓶置于恒温水浴锅中，形成如图 1 的一个
小型的沼气发酵系统。
2． 3 试验方法
本试验分别在 25℃和 35℃条件下，进行批式厌
氧消化产沼气试验。每个发酵温度设 2 个平行组，1
个空白对照组。在相同的发酵环境下，每套发酵瓶
按表 1 所示的醋糟量、接种污泥量进行装料，醋糟与
接种污泥按 TS比 1∶ 1进行混合，混合物 TS 含量为
23． 7%。搅拌均匀后分别置于 25℃和 35℃恒温水
浴锅中进行厌氧消化试验。
1．恒温水浴锅;2．玻璃导客;3．发酵瓶;4．集气瓶;5．橡胶导管
图 1 沼气发酵装置示意图
表 1 试验条件
温度 /℃ 醋糟 / g 污泥 / g 总重 / g 发酵物 TS含量 /%
25℃ 387 213 600 23． 7
35℃ 387 213 600 23． 7
2． 4 测试项目及方法
总固体含量 TS 和挥发性固体含量 VS 采用重
量法测定 ［7］。pH值采用 pH 酸度计测定。产气量
用排水集气法每天定时记录(每日用量筒测量水的
体积以确定产气量)。TS 和 VS 产气潜力分别按式
(1)和式(2)式计算，单位为 mL·g －1TS。
TS产气潜力 =试验总产气量 －对照总产气量
投入发酵原料量 × TS%
(1)
VS产气潜力 =试验总产气量 －对照总产气量
投入发酵原料量 × TS% × VS%
(2)
3 结果与讨论
3． 1 醋糟厌氧消化产沼气可行性分析
厌氧消化产沼气的过程实质上是微生物不断进
行生命活动的结果，微生物的生命活动要求有多种
条件。影响厌氧消化产沼气过程的因素有很多，涉
及发酵原料的影响因素主要有原料性状、原料 C /N
等。沼气发酵原料十分丰富，除矿物油和木质素外
都能被微生物利用，几乎所有的有机原料，都能发酵
产生沼气［8］。C /N 是厌氧消化过程顺利进行的先
决条件。C /N 值太高，细胞含氮量不足，消化液缓
冲能力低，容易引起酸中毒;C /N 值太低，铵盐容易
积累，有机物分解则受到抑制［9］。一般来说，沼气
发酵原料最适合的 C /N 为(20 ～ 30)∶ 1 ［10］，但在
(13 ～ 60)∶ 1 内，也能发酵产气。醋糟有机物含量
高、碳氮比约为 20 /1［11］，说明在不添加任何物质调
节发酵碳氮比的条件下，醋糟单独作为发酵原料产
沼气是可行的。
3． 2 温度对醋糟厌氧消化产气过程的影响
在整个发酵过程中，发现接种污泥只产很少量
的气体，试验所得的产气量为扣除空白后的产气量。
图 2 不同温度下产气速率
由图 2 可以明显看出，在其他发酵条件相同的
情况下，25℃和 35℃的日产气量均经历了波峰 －波
谷 －波峰 －逐渐下降的产气阶段。在发酵前 4 d，两
个温度试验组均表现为产气量上升后呈迅速下降的
趋势。第 1 次高峰可能是由于体系中发酵产酸类微
生物将易降解有机物水解转化为酸类物质。因为醋
糟为粮食原料发酵后有机废弃物，含有的一定量能
直接被产甲烷菌直接利用的简单酸类的水解酸化速
度较快［12］，因而此过程持续时间相对较短。从第 5 d
起，两个试验组发酵情况明显不同。25℃试验组从
第 5 d起，日产气量继续下降直到第 13 天。第 14 ～
21 天 25℃试验组出现了 1 个产气高峰。其间产气
峰值为 535 mL· d －1，出现在发酵的第 18 d。而
13中国沼气 China Biogas 2012，30(3)
35℃试验组从第 5 d 起，日产气量逐渐升高。在第
6 ～ 25天 35℃试验组出现了 1 个产气高峰。在发酵
第 16 d其产气峰值达到整个发酵周期的最大峰值
1400 mL·d －1。这是因为发酵开始时，醋糟中含有
一些易被微生物降解转化的物质，如简单酸类、游离
氨基酸、寡肽等［13］。沼气发酵微生物在发酵初期将
这些物质大量消耗，因而出现了产气高峰。产甲烷
菌对温度敏感［14］，在产甲烷菌适宜的生长范围内，
随着温度的升高，产甲烷的活性上升，因此，35℃试
验组明显比 25℃试验组日产气量高。
25℃试验组在第 21 d后日产气量缓慢下降，在
第 30 d出现了另一个产气高峰，此间连续日产气量
在 500 mL·d －1以上。第 38 d 以后，产气量逐渐下
降。35℃试验组在第 25 d 以后，产气量逐渐下降，
在第 40 d左右，又达到一个小的产气高峰，随后产
气量下降，直到发酵完成。由于醋糟中可直接被微
生物利用的物质逐渐减少，因而产气量逐渐下降。
在发酵初期为水解产酸阶段，有机酸不断积累，影响
了沼气微生物的正常代谢，导致产气量下降，其后日
产气量回升主要是因为厌氧消化系统具有自我调节
能力，而产酸阶段后由于产甲烷菌的代谢活动消耗
了有机酸，使系统发酵环境恢复正常，因而产生了大
量沼气。随着醋糟原料的消耗，各试验组日产气量
也逐渐下降，直至原料被消耗完发酵结束。
图 3 不同温度下累积产气量
厌氧消化的主要目的是降解有机废弃物、回收
能源。厌氧消化时间的长短直接反映了厌氧消化效
率。在实际生产中，以产气量达到总产气量的 90%
以上即可认为消化基本完成［15］，因此将产气量达到
总产气量的 90%以上所用的时间定义为厌氧消化
时间。
在试验周期为 64 天的情况下，两个温度试验组
的醋糟厌氧消化总产气量情况如图 3 所示。在厌氧
干发酵反应初期，25℃时产气速率在第 2 d 达到最
大峰值为 699 mL·d －1，总累积产气量为 23 L左右。
在发酵反应第 53 d达到总累积产气量的 90%，此时
的累积产气量为 20 L。35℃ 时产气速率明显较
25℃快，在第 16 d 达到最大峰值为 1400 mL·d －1，
且连续 11 d产气速率在 1000 mL·d －1以上，总累积
产气量为 28 L左右。累积产气量达到 20 L 发生在
发酵开始的第 20 d，比 25℃达到同样累积产气量的
时间提前 33 d。以此可知，在两个温度试验组，温度
越高，醋糟原料的降解速率越快，醋糟在 35℃比
25℃产气情况更优。因而，35℃更适合醋糟干发酵。
3． 3 不同温度条件下醋糟厌氧发酵产气效率
表 2 醋糟厌氧发酵产沼气潜力
温度
℃
总产气量
mL
TS产气率
mL·g － 1
VS产气率
mL·g － 1
池容产气率
mL·mL －1 d －1
25 22472 206 243 0． 351
35 27921 256 302 0． 426
原料产气率是衡量原料产气潜力的指标，由表
2 可知，35℃试验组的 TS 产气率为 256 mL·g －1，
VS 产气率为 302 mL·g －1，总产气量为 27921 mL;
25℃试验组的 TS 产气率为 206 mL·g －1，VS 产气
率为 243 mL·g －1，总产气量为 22472 mL。35℃的
TS和 VS 产气率比比 25℃的 TS 和 VS 产气率高
24. 3%。池容产气率是衡量产气效率和装置效能的
指标，35℃时池容产气率为 0． 426 mL·mL －1 d －1，
25℃时池容产气率为 0． 351 mL·mL －1d －1。35℃的
池容产气率比 25℃高 21． 4%。因此，醋糟在 35℃
条件下干发酵产沼气的效率明显优于 25℃。
3． 4 物料发酵前后的成分分析
为了解不同温度条件下有机物降解情况，测定
了发酵前后各处理组的 TS 和 VS 浓度，从表 3 可
知，随着温度的升高，原料的 TS，VS 去除率也随着
升高，35℃试验组物料的 TS 和 VS 去除率可达到
52． 4%和 45． 5%，25℃试验组物料的 TS 和 VS 去除
率可达到 40． 5%和 34． 2%，35℃的 TS 去除率和 VS
去除率比 25℃高 11． 9%和 11． 3%。
甲烷菌要求稳定而接近中性生长环境，其最适
范围为 6． 8 ～ 7． 5［16］。由表 3 可知，发酵前物料处于
弱酸性，发酵后物料的 pH 上升，可能是氨化作用产
生的氨溶于水，中和了有机酸使 pH 回升［17］。发酵
前后，物料的 pH值基本处于最适范围内。
23 中国沼气 China Biogas 2012，30(3)
4 结 论
(1)温度对醋糟干氧式厌氧发酵影响明显，在
25℃条件下，醋糟在 53 d 左右累积产气量能达到总
产气量的 90%，而达到同样累积产气量，35℃试验
组则提前了 33 d。35℃的 TS 和 VS 产气率比 25℃
高 24． 3%，池容产气率高 21． 4%。
(2)醋糟可以作为厌氧干发酵产沼气的原料。
在中温 35℃的条件下，厌干式发酵产气量更高，消
化时间更短，因而，35℃更适合醋糟干发酵产沼气。
表 3 物料发酵前后的成分
温度
℃
TS /% VS /% pH
发酵前 发酵后 去除率 发酵前 发酵后 去除率 发酵前 发酵后
25 23． 7 14． 1 40． 5 14． 2 9． 4 34． 2 6． 80 7． 88
35 23． 7 11． 3 52． 4 14． 2 7． 8 45． 5 6． 80 7． 83
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