全 文 ：第 １３卷第 ２期
２０１５年 ３月
生　 物　 加　 工　 过　 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ􀆰 １３ Ｎｏ􀆰 ２
Ｍａｒ􀆰 ２０１５
ｄｏｉ：１０􀆰 ３９６９ ／ ｊ􀆰 ｉｓｓｎ􀆰 １６７２－３６７８􀆰 ２０１５􀆰 ０２􀆰 ００３
收稿日期：２０１４－０１－１８
基金项目：国家自然科学基金 （ ２１２０７０６５、 ２１３０７０５８）；江苏省青年自然科学基金 （ ＢＫ２０１３０９３１）；江苏省高校自然科学研究面上项目
（１３ＫＪＢ６１０００６）；２０１４年江苏省大学生创新创业训练计划重点项目（２０１４１０２９１０２８Ｚ）；中国科学院环境与应用微生物重点实验室开
放基金项目（ＫＬＣＡＳ ２０１３ ０５）
作者简介：杨玉婷（１９９０—），女，江苏南通人，硕士研究生，研究方向：城市污泥的资源化；张雪英（联系人），副教授，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｕｅｙｉｎｇｚｈａｎｇ＠ １６３．ｃｏｍ
接种量及秸秆加入量对城市污泥厌氧发酵
产气特性的影响
杨玉婷１，周　 俊２，张雪英１，胡芹芹１
（１􀆰 南京工业大学 环境学院，江苏 南京 ２１１８００；
２􀆰 南京工业大学 生物与制药工程学院，江苏 南京 ２１１８００）
摘　 要：研究不同接种量及秸秆加入量条件下污泥的厌氧消化产气规律，并分析厌氧消化前后污泥性质的变化。
实验结果表明：体积比（下同）为 １０％沼液接种回流污泥（碳氮比为 ６􀆰 １６）的产气效率优于 ２０％沼液接种回流的污
泥（碳氮比为 ５􀆰 ９９），但不显著；秸秆的加入使污泥产气效率明显提高，且秸秆加入量对产气量也有显著影响。 接
种体积比为 ２０％沼液的处理污泥（１ ６００ ｍＬ 泥）加入 ２０ ｇ 秸秆（碳氮比为 ７􀆰 ５３）后，比加入 １５ ｇ 秸秆（碳氮比为
７􀆰 １５）产气量增加 ７８３ ｍＬ，碳氮比最高的为 １０％沼液、１５ ｇ秸秆污泥，为 ７􀆰 ９４，其产气总量和 ＣＨ４ 含量也较高。 同
时，厌氧消化改变了污泥的理化性质，消化后的污泥有机质质量分数（不包括秸秆）平均降低 ２􀆰 ４％。
关键词：城市污泥；厌氧消化；产气效率；理化性质
中图分类号：Ｘ７０５　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 文章编号：１６７２－３６７８（２０１５）０２－００１３－０６
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｅｄ⁃ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒａｗ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｏｎ
ｂｉｏｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ｓｌｕｄｇｅ
ＹＡＮＧ Ｙｕｔｉｎｇ１，ＺＨＯＵ Ｊｕｎ２，ＺＨＡＮＧ Ｘｕｅｙｉｎｇ１，ＨＵ Ｑｉｎｑｉｎ１
（１􀆰 Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１８００，Ｃｈｉｎａ；２􀆰 Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎｄ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１８００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒａｗ ｃｏｎｔｅｎｔ，ａｓ
ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｂｉｏｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｗｉｔｈ １０％ （ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ，ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ） ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｆｌｕｘ （Ｃ ／ Ｎ ｗａｓ
６􀆰 １６） ｗａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ２０％ （Ｃ ／ Ｎ ｗａｓ ５􀆰 ９９）；ｔｈｅ ｂｉｏｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｗａｓ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｓｔｒａｗ． Ｂｉｏｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｗｉｔｈ ２０％ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ （１ ６００ ｍＬ ｓｌｕｄｇｅ） ａｎｄ ２０
ｇ ｓｔｒａｗ （Ｃ ／ Ｎ ｗａｓ ７􀆰 ５３） ｗａｓ ７８３ ｍＬ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ２０％ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ａｎｄ １５ ｇ ｓｔｒａｗ （Ｃ ／ Ｎ ｗａｓ
７􀆰 １５），Ｃ ／ Ｎ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｗｉｔｈ １０％ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ａｎｄ １５ ｇ ｓｔｒａｗ ｗａｓ ７􀆰 ９４ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ，ａｎｄ ｉｔｓ
ｔｏｔａｌ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｔｈａｎｅ ｖｏｌｕｍｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒｓ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｔｈｅ
ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｗａｓ ｃｈａｎｇｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ
（ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｉｎｃｌｕｄｅ ｓｔｒａｗ） ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ２􀆰 ４％ （ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ） ｏｎ ａｖｅｒａｇｅ ａｆｔｅｒ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ｓｌｕｄｇｅ；ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｆｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｂｉｏｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
　 　 近年来，随着大量城镇污水处理厂的兴建与运
营，作为污水处理副产物的污泥成为新的污染问
题。 污泥是由有机残片、细菌体、污泥颗粒、胶体等
组成的极其复杂的非均质体，其中主要成分为重金
属和有机污染物。 市政污泥是城市废水处理不可
避免的副产物，其中含有大量的有机质和营养元
素［１］，利用它发酵产气，即可解决环境污染问题，又
可制备清洁能源。
污泥厌氧消化是指污泥在无氧条件下，由兼性
菌和厌氧细菌，将污泥中可生物降解的有机物分解
成 ＣＯ２、ＣＨ４ 和 Ｈ２Ｏ等，使污泥得到稳定化的过程，
是污泥减量化、稳定化的常用手段之一，该技术已
在许多国家得到广泛应用［２］。 厌氧消化可以减少
污泥体积，稳定污泥性质，提高污泥的脱水效果，减
少污泥恶臭，提高污泥的卫生质量［３］。 同时，污泥
厌氧消化过程对污泥中的有毒物质重金属也有一
定的影响。 因此，污泥厌氧发酵产气效率及污泥性
质变化的研究也越来越受到关注。
污泥厌氧发酵主要受温度、接种物、碳氮比等
外界因素的控制。 因此，如何通过对外界环境的调
控来提高污泥的产气效率至关重要。
本文中，笔者主要从如下两个方面进行研究：
①不同沼液接种量下污泥的产气效率及污泥理化
性质的变化；②外部 Ｃ 源加入量对污泥的产气效率
及污泥理化性质的变化，以期初步了解污泥厌氧消
化的相关参数及厌氧消化后污泥中重金属的变化，
为后期污泥的处置提供技术参数。
１　 材料与方法
１􀆰 １　 原料基本性质
本实验的供试污泥为南京市某污水处理厂的
浓缩污泥，秸秆为小麦秸秆，长度均控制为 １ ｃｍ 左
右，沼液由国家生化工程技术研究中心提供。
浓缩污泥含水率为 ９５􀆰 ２２％（质量分数），有机
质质量分数为 ２１􀆰 ８％，Ｎ质量分数为 ２􀆰 ４１％，Ｐ 质量
分数为 ０􀆰 ７１％；秸秆的有机质质量分数为 ７５􀆰 １％，Ｎ
质量分数为 １􀆰 ８０％，Ｐ 质量分数为 ０􀆰 ７８％；沼液的总
有机碳（ＴＯＣ）为 ２ ２３５ ｍｇ ／ Ｌ，Ｎ质量分数为 ２􀆰 ０７％，
ｐＨ为 ６􀆰 ８７。
１􀆰 ２　 厌氧发酵实验
将浓缩污泥按照不同沼液接种比（体积分数），
φ（污泥） ∶φ（沼液）＝ ９０ ∶ １０、８０ ∶ ２０和不同外部 Ｃ源
加入量 φ（污泥） ∶ φ（沼液） ∶ ｍ（秸秆）＝ ９０ ∶ １０ ∶ １５ ｇ，
８０ ∶ ２０ ∶ １５ ｇ；８０ ∶ ２０ ∶ ２０ ｇ 进行配比，浓缩污泥为
１ ６００ ｍＬ，实验温度恒温控制在３７ ℃。 实验过程中
对厌氧发酵装置进行避光处理，均置于无光培养箱
中，且定时对污泥进行搅拌摇匀，每组试验重复
３次。
图 １　 厌氧发酵装置示意
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ
ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ
１􀆰 ３　 测试方法
发酵气体中 ＣＨ４ 含量变化的测定用注射器在
排水集气装置中取气样，于气相色谱仪 （ ＳＰ
６８００Ａ）中分析气体成分。
有机质含量的测定采用油浴法［４－５］，对于加入
秸秆的沼渣，先取样自然风干，然后将其中的秸秆
挑出，泥样粉碎后过 １５０ μｍ 筛，再用油浴法对其进
行测定。
Ｐ 含量的测定采用磷钼蓝分光光度法［６－８］。
Ｎ含量的测定采用凯氏定氮法［９－１０］。
ＴＯＣ含量用 ＴＯＣ分析仪（ＴＯＣ ５０００Ａ，日本岛
津公司）测定［１１］。
重金属含量采用电感耦合等离子体发射光谱
仪（ＩＣＰ 法）测定［１２－１３］。
碳氮比（Ｃ ／ Ｎ）为化学需氧量（ＣＯＤ）和总氮的
比值。
２　 结果与讨论
２􀆰 １　 污泥厌氧消化产气量的比较
污泥厌氧消化产气过程受到多方面因素的影
响，本试验主要通过接种沼液及加入秸秆的方式，
研究污泥的产气效率。 图 ２为沼液回流接种量及秸
秆加入量的污泥在 ３７ ℃下厌氧消化的产气情况。
由图 ２可知：污泥产气具有相似的变化规律。 在第
３～７天之间会进入第 １ 个产气高峰期，随后产气量
下降，在第 ９～１２天出现第 ２ 小高峰后，产气量逐渐
变少，直至趋于 ０。
４１ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １３卷　
图 ２　 污泥的产气量随发酵时间的变化
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｂｉｏｇａｓ ｖｏｌｕｍｅ ｄｕｒｉｎｇ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ
秸秆的加入，使得污泥的产气量大幅增加。 从
图 ２可以看出：秸秆的加入使污泥的产气效率大增，
产气总量差异显著，可能因为秸秆富含 Ｃ源，Ｃ为污
泥中微生物的生命活动提供了能源，又是形成 ＣＨ４
的主要物质。 因此通过加入适量秸秆调节污泥中
的碳氮比，微生物的厌氧发酵容易启动，而且可以
达到很好的产气效果［１４－１５］。
图 ３　 污泥厌氧消化过程产气总量及碳氮比对比
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｃｏｎｔｒａｓｔ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃ ／ Ｎ
ｄｕｒｉｎｇ ｓｌｕｄｇｅ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ
图 ３为厌氧消化体系对产气效率及碳氮比的影
响。 由图 ３可知，未加秸秆时，接种 ２０％沼液的污泥
与接种 １０％沼液的污泥产气效率相似。 加入 １５ ｇ
秸秆时，接种 ２０％沼液污泥的产气效率比接种 １０％
沼液的污泥低。 接种体积比 １０％、２０％沼液的污泥，
加入 １５ ｇ秸秆后，产气量分别提高 ３ ９４０􀆰 ５和 ２ ４５１
ｍＬ，接种 ２０％沼液的污泥，加入 ２０ ｇ 秸秆时比加入
１５ ｇ秸秆时产气量增加 ７８３ ｍＬ。 通过进一步分析
发现，秸秆的加入改变了污泥初始的碳氮比，未加
秸秆时 １０％、２０％沼液接种量的碳氮比分别为 ６􀆰 １６
和 ５􀆰 ９９，加 １５ ｇ秸秆时 １０％、２０％沼液接种量的碳
氮比分别为 ７􀆰 ９４和 ７􀆰 １５，加 ２０ ｇ 秸秆时 ２０％沼液
接种量的碳氮比为 ７􀆰 ５３。 因此，可以推测污泥的产
气效率与污泥的初始碳氮比有关，碳氮比越高，产
气效率越好［１５］。
２􀆰 ２　 厌氧消化过程中 ＣＨ４ 体积分数的变化
研究表明，污泥厌氧发酵产 ＣＨ４ 的效率主要是
由产 ＣＨ４ 菌来决定［１６］。 随着厌氧反应器中有机负
荷的增加及运行时间的增长，污泥中的微生物群落
会逐渐趋于一种稳定的趋势，即反应开始后产气量
会逐步上升，但随着反应的进行，有机物不断消耗，
产 ＣＨ４ 菌活性降低，产气效率也会随之降低［１６］。
由图 ４可知：无论是否加入秸秆，ＣＨ４ 的变化趋
势都具有相似的规律。 整个厌氧消化过程中，不加
入秸秆的污泥 ＣＨ４ 体积分数变化都比较接近。 在
接种同量沼液的情况下，控制秸秆加入量，加入量
多的 ＣＨ４ 体积分数相对较高。
图 ４　 厌氧发酵过程中产 ＣＨ４ 的体积分数
Ｆｉｇ􀆰 ４　 Ｍｅｔｈａｎｅ ｖｏｌｕｍｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｄｕｒｉｎｇ ｓｌｕｄｇｅ
ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ
由图 ４还可以看出，污泥厌氧消化过程中 ＣＨ４
占气体体积分数最高的是接种 ２０％沼液＋２０ ｇ 秸秆
的污泥。 说明加入秸秆的污泥中有机质含量都较
高，更有利于 ＣＨ４ 的产生。 由图 ４ 不难发现，加入
秸秆污泥的 ＣＨ４ 体积分数明显高于未加入秸秆污
泥的 ＣＨ４ 体积分数。 由此可见，通过调节污泥中的
碳氮比可以有效促进 ＣＨ４ 的产生。 污泥在厌氧消
化过程中会产生 ＣＯ２、ＣＨ４、Ｈ２Ｓ等气体，在厌氧发酵
后期出现了 ＣＨ４ 百分比降低的现象，可能是因为消
化后期由于 Ｃ 源的消耗，ＣＨ４ 的产率降低，而 ＣＯ２、
Ｈ２Ｓ等气体仍在产生。
２􀆰 ３　 厌氧消化前后风干泥样中有机质质量分数的
变化
　 　 图 ５为污泥厌氧消化前后有机质质量分数的变
５１　 第 ２期 杨玉婷等：接种量及秸秆加入量对城市污泥厌氧发酵产气特性的影响
化。 由图 ５可知：变化最大的是接种 ２０％沼液＋２０ ｇ
秸秆沼渣，有机质降低了 ３􀆰 ４７５％。 变化最小的是接
种 １０％沼液沼渣，有机质减少了 １􀆰 ５６％。 由图 ５还可
知：沼液、秸秆的加入，增加了污泥的有机质质量分
数，但消化后有机质质量分数降低。 相对于未加秸秆
的污泥，加入秸秆污泥有机质的前后变化较大。
厌氧消化后污泥的有机质质量分数降低，这和
消化过程中 ＣＨ４ 的产生有很大关系。 在厌氧消化
过程中，污泥中的有机碳通过水解产酸，最终生成
ＣＨ４ 气体，而有机质主要被厌氧发酵体系中的产
ＣＨ４ 菌所消耗［１７］。
图 ５　 污泥厌氧消化前后有机质质量分数的变化
Ｆｉｇ􀆰 ５　 Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ
ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ
图 ６　 污泥厌氧消化前后 Ｐ质量分数的变化
Ｆｉｇ􀆰 ６　 Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｂｅｆｏｒｅ
ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｓｌｕｄｇｅ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ
２􀆰 ４　 厌氧消化前后风干泥样中 Ｐ质量分数的变化
图 ６ 为厌氧消化前后风干混样中的 Ｐ 含量的
变化情况。 由图 ６ 可知，厌氧消化后污泥中的 Ｐ 质
量分数略有增加。 变化最大的是接种 ２０％沼液沼
渣，从 ０􀆰 ７１％增加到 ０􀆰 ８３％。 变化最小的是接种
１０％沼液 ＋ １５ ｇ 秸秆沼渣，从 ０􀆰 ７４１％ 增加到
０􀆰 ７９％。 分析其原因可能是由于厌氧发酵之后污泥
总量减少，导致 Ｐ 相对“浓缩” ［１８］。
２􀆰 ５　 厌氧消化前后风干泥样中 Ｎ质量分数的变化
由图 ７可知：消化后污泥中的 Ｎ 质量分数都降
低了约 ０􀆰 ５％。 变化最大的是接种 ２０％沼液＋１５ ｇ
秸秆的沼渣，降低了 ０􀆰 ７％。 变化最小的是接种
１０％沼液的沼渣，减少了 ０􀆰 ４％。 接种 ２０％沼液的沼
渣中 Ｎ的减少量更明显，平均达到了 ０􀆰 ６６％，而接
种 １０％沼液的沼渣中平均 Ｎ 含量降低了 ０􀆰 ３４％。
厌氧发酵过程中总 Ｎ损失的主因是上清液中 ＮＨ３
Ｎ的挥发，同时也存在因硝化、反硝化作用而导致的
总 Ｎ损失；而固相中的有机 Ｎ先会转化为液相中的
铵盐形式，然后再消耗掉［１９］。
图 ７　 污泥厌氧消化前后 Ｎ质量分数的变化
Ｆｉｇ􀆰 ７　 Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ
ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｓｌｕｄｇｅ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ
２􀆰 ６　 污泥厌氧消化前后重金属含量的变化
表 １ 为污泥厌氧消化前后重金属含量的变化。
由表 １可知：厌氧消化前后， Ｐｂ２＋、Ｈｇ２＋、Ｃｒ３＋含量无
明显变化。 而 Ｃｕ２＋、Ｎｉ２＋、Ｚｎ２＋含量在厌氧消化前后
的变化如图 ８ 所示。 由图 ８ 可知：厌氧消化前后，
Ｃｕ２＋含量变化最大的是接种 ２０％沼液＋２０ ｇ 秸秆的
沼渣，增加了 ３９􀆰 ５ ｍｇ ／ ｋｇ，变化最小的是接种 ２０％
沼液的沼渣，增加了 １５􀆰 ０ ｍｇ ／ ｋｇ；Ｚｎ２＋含量变化最大
的是接种 ２０％沼液＋１５ ｇ 秸秆的沼渣，增加了 ２９􀆰 ０
ｍｇ ／ ｋｇ，变化最小的是接种 ２０％沼液的沼渣，增加了
５􀆰 ０ ｍｇ ／ ｋｇ；Ｎｉ２＋含量变化最大的是接种 １０％沼液的
沼渣，增加了 ８􀆰 ６ ｍｇ ／ ｋｇ，变化最小的是接种 ２０％沼
液＋２０ ｇ秸秆的沼渣，增加了 ７􀆰 １ ｍｇ ／ ｋｇ。
厌氧消化后重金属元素的总量是呈增加趋势，
６１ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １３卷　
可见厌氧消化一定程度上会使重金属发生富集，但
会导致重金属从不稳定态向硫化物等稳定态的形
式转化，造成生物可利用性降低，从而提高消化污
泥的农用价值［２０－２２］。
表 １　 污泥厌氧消化前后重金属含量的变化
Ｔａｂｌｅ １　 Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
厌氧消化体系 消化前 Ｐｂ２＋ 消化后 Ｐｂ２＋ 消化前 Ｃｒ３＋ 消化后 Ｃｒ３＋ 消化前 Ｈｇ２＋ 消化后 Ｈｇ２＋
１０％沼液 １７􀆰 ５ １７􀆰 ８ １０􀆰 ５ １０􀆰 ９ ６６􀆰 ３ ６４􀆰 ６
２０％沼液 １５􀆰 ９ １５􀆰 ３ ８􀆰 ８ ８􀆰 ９ ６４􀆰 １ ６３􀆰 ５
１０％沼液＋１５ｇ秸秆 １７􀆰 ２ １７􀆰 ８ ９􀆰 ６ ９􀆰 １ ６１􀆰 ２ ６２􀆰 １
２０％沼液＋１５ｇ秸秆 １９􀆰 １ １８􀆰 ２ １１􀆰 ２ １１􀆰 ８ ６５􀆰 ３ ６４􀆰 ５
２０％沼液＋２０ｇ秸秆 １７ １６􀆰 ７ １１􀆰 ３ １０􀆰 ６ ６３􀆰 ２ ６４􀆰 １
图 ８　 污泥厌氧消化前后重金属含量的变化
Ｆｉｇ􀆰 ８　 Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ
ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ
３　 结论
通过控制变量法研究了 ５ 种不同配比污泥在
３７ ℃时厌氧消化的产气效率，且对厌氧消化前后污
泥的理化性质进行分析。 结果表明：
１） 接种体积比为 １０％沼液污泥的产气效率优
于接种 ２０％沼液的污泥，但不显著；秸秆的加入使
污泥产气效率明显提高。 接种体积比 １０％、２０％
沼液的污泥，加入 １５ ｇ 秸秆后，产气量分别提高
３ ９４０􀆰 ５和 ２ ４５１ ｍＬ。 接种 ２０％沼液的污泥加入
２０ ｇ 秸秆时比加入 １５ ｇ 秸秆时产气量增加了
７８３ ｍＬ。
２） 厌氧消化改变了沼渣的理化性质，消化后的
污泥有机质质量分数平均降低 ２􀆰 ４％，Ｐ 平均升高
０􀆰 ０８％，Ｎ平均降低 ０􀆰 ５％。
３） 厌氧消化后沼渣污泥中 Ｃｕ２＋、Ｎｉ２＋含量明显
升高， Ｚｎ２＋含量也略有升高，而 Ｐｂ２＋、Ｈｇ２＋、Ｃｒ３＋含量
无明显变化。
参考文献：
［ １ ］ 　 鲁群，李秀．城市污水处理厂污泥特征及其处置探讨［ Ｊ］ ．中国
水运：下半月，２０１２ （６）：１７６⁃１７７．
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ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｘｅｎｏｂｉｏｔｉｃｓ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｓｌｕｄｇｅ
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７１　 第 ２期 杨玉婷等：接种量及秸秆加入量对城市污泥厌氧发酵产气特性的影响
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（责任编辑　 周晓薇）
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（上接第 １２页）
前的菌体量 １６􀆰 ６ ｇ ／ Ｌ，比酶活 ３３９􀆰 ０ Ｕ ／ Ｌ相比，优化
后的分批补料发酵工艺明显提高了菌体量和和比
酶活（２􀆰 ４倍），为生物酶法制备普瑞巴林关键中间
体奠定了基础。
３　 结论
通过对 Ｅ􀆰 ｃｏｌｉ ＢＬ２１ （ＤＥ３） ／ ｐＥＴ２８ｂ ＴＬＬ 在 ５
Ｌ发酵罐中分批补料发酵工艺的优化，最终确定溶
氧反馈补料的控制工艺。 选择葡萄糖为碳源的补
料培养基进行补料，诱导时机为 ＯＤ６００ ＝ ６０，２ 次分
批加入终质量浓度为 ３０ ｇ ／ Ｌ 乳糖进行诱导。 在优
化后发酵条件进行分批补料发酵，ＴＬＬ 的比酶活由
优化前的 ３３９􀆰 ０ Ｕ ／ Ｌ 提高到 ７９８􀆰 ５ Ｕ ／ Ｌ，是优化前
的 ２􀆰 ４倍。
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（责任编辑　 荀志金）
８１ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １３卷