综述：餐厨垃圾与禽粪厌氧共消化关键综述：可持续废物管理与沼气生产的生态友好型价值化

《Frontiers in Sustainable Food Systems》：A critical review of food waste and poultry manure anaerobic co-digestion: an eco-friendly valorization for sustainable waste management and biogas production

本综述系统阐述了餐厨垃圾(FW)与禽粪(PM)厌氧共消化(AcoD)技术，重点分析了其通过优化碳氮比(C/N)、有机负荷率(OLR)等参数提升甲烷(CH4)产量的机制。该技术将废弃物转化为沼气（含50-80% CH4）和营养型消化物，实现温室气体(GHG)减排与化石能源替代，为可持续废物管理(WM)提供关键技术路径。

　　

禽粪与餐厨垃圾的厌氧共消化技术

1 引言

全球每年约13亿吨食物在供应链中损失，禽粪排放引发土壤水体污染。厌氧共消化通过协同处理动物源与植物源废弃物，显著提升沼气产量并促进营养循环，其相关研究在2014-2024年间呈现持续增长态势。

2 禽粪特性

禽粪具有高挥发物(54-58%)和降解率，每公斤有机质可产0.5m3沼气（58% CH₄）。其高水分含量（8.8-9.6%）促进底物分解，粗蛋白（16-39%）增强甲烷生成，但低脂肪特性避免发酵抑制。微量元素如钙钾参与微生物代谢，而铜锌不足可能影响降解效率。

3 餐厨垃圾特性

餐厨垃圾含70-90%挥发物，但低pH、低C/N比（易致氨积累）和高氮含量会抑制产甲烷菌。快速水解导致的酸化和长链脂肪酸积累需通过共消化平衡，中国餐厨垃圾年产潜力相当于700亿立方米甲烷。

4 沼气组成与生产

沼气主要含CH₄（50-80%）和CO₂（20-50%），其组成受底物类型和温度影响。玉米青贮（19%）、动物粪便（17%）等是主要生产原料，通过水解、酸生成、乙酸生成和甲烷生成四阶段转化，其中甲烷杆菌（Methanobacterium）等微生物通过乙酸裂解、氢营养和甲基营养三种途径产CH₄。

5 厌氧消化工艺参数

微生物活性受pH（最佳7-7.5）、OLR（11.2gVS/L/天时产甲烷最高）、温度（中温35-40℃最稳定）、C/N比（20-30最佳）和HRT调控。搅拌可防止浮渣形成并稀释毒素，而底物中蛋白质分解产生的氨浓度超过4g/L时将抑制代谢。

6 共消化优势与挑战

共消化通过平衡营养（如PM补足FW缺氮问题）增加甲烷产量41%，并富集甲烷鬃毛菌（Methanoculleus）等氢营养型菌群。但固体积累会缩短HRT，高蛋白底物可能引起氨反负荷，且多底物管理复杂度较高。相比单底物消化，共消化在连续运行模式和反应器配置方面更具灵活性。

7 展望

需建立标准化底物配伍方案，开发耐氨菌株基因工程技术，并通过生命周期评估验证环境效益。政策支持与小型化反应器设计将推动该技术在农村能源结构的应用。

8 结论

禽粪与餐厨垃圾共消化技术通过废物资源化实现能源自给与污染控制双重目标，为构建可持续食物-能源纽带系统提供关键技术支撑。