碱热预处理强化餐厨垃圾固渣厌氧消化性能及资源化利用研究

针对餐厨垃圾固渣（food-waste solid residue）有机质含量高导致厌氧消化（AD）水解效率低的问题，研究人员通过碱（2% CaO）、热（120 ℃）及碱热（120 ℃+2% CaO）预处理技术，结合剩余污泥（ES）共消化，显著提升甲烷产量。结果显示，碱热组（ATG）的SCOD、VFAs降解率分别达81.00%和99.99%，甲烷累积产量较对照组提升847.07%，且微生物群落中Methanobacterium丰度近90%。该研究为餐厨垃圾资源化提供了高效技术路径。

　　

论文解读

全球每年产生的餐厨垃圾（FW）预计到2025年将达到22亿吨，其固渣因高有机质含量（总固体TS>20%）成为处理难题。传统填埋和焚烧技术难以满足减污降碳需求，而厌氧消化（AD）虽能转化有机质为沼气能源，却因固渣中蛋白质、淀粉等成分抑制水解效率。如何突破这一瓶颈？西南科技大学的研究团队通过创新性预处理技术，为餐厨垃圾固渣的资源化利用打开了新局面。

研究团队采用碱（2% CaO）、热（120 ℃）及碱热联合（120 ℃+2% CaO）预处理餐厨垃圾固渣，并与剩余污泥（ES）共消化。通过监测pH、SCOD、VFAs等指标，结合扫描电镜（SEM）、三维荧光光谱（EEM）及16S rDNA测序技术，系统评估了预处理对AD性能的影响。

pH与有机物降解
碱热组（ATG）显著缓解了NH₄⁺-N抑制并稳定pH环境。SCOD、可溶性蛋白、多糖及VFAs降解率分别达81.00%、53.02%、42.87%和99.99%，远超对照组。电镜观察显示，碱热预处理后底物结构破碎，缝隙中富集杆菌和球菌，促进有机物溶解。

微生物群落与甲烷产量
16S测序揭示，碱热组中Dojkabacteria的绝对丰度优势降低了氨抑制风险，而产甲烷古菌Methanobacterium相对丰度高达90%。甲烷潜力测试表明，碱热组产甲烷潜力较碱组和热组分别提高16.78%和34.04%，最大产甲烷速率（R_max）达522.70 mL/d，累积甲烷产量较对照组提升847.07%。

结论与意义
该研究证实碱热预处理能高效破解餐厨垃圾固渣有机质结构，优化微生物群落，提升甲烷产量。其创新性在于：1）明确了CaO与热协同破坏纤维素/蛋白质结构的机制；2）揭示了Dojkabacteria与Methanobacterium的代谢协同作用；3）为工业化AD工艺提供了参数依据（120 ℃+2% CaO）。成果发表于《Biochemical Engineering Journal》，为餐厨垃圾“减量化-能源化”提供了关键技术支撑。