Fenton预处理强化油脂捕集废物厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)的效能与机制研究

为解决餐饮业油脂捕集废物(GTW)传统处理方式资源浪费和二次污染问题，研究人员通过Fenton预处理（H2 O2 /Fe2+ ）将GTW转化为可溶性化学需氧量(SCOD)，并利用厌氧发酵高效生产挥发性脂肪酸(VFAs)。结果表明，最佳条件下SCOD提升256%，粘度降低99%，VFAs产量达19,059–21,999 mg/L，为GTW资源化提供了新策略。

　　

餐饮业每天产生大量含油脂废水，传统处理方式如填埋、焚烧不仅占用土地，还造成有机资源浪费。油脂捕集废物(GTW)中高粘度油脂和固体颗粒严重阻碍厌氧发酵效率，如何高效转化这类废物成为环保领域难题。陕西某研究团队在《Water Cycle》发表研究，创新性地采用Fenton预处理技术破解这一瓶颈。

研究通过三步关键实验展开：首先优化Fenton反应条件（H₂
O₂
添加后30,000–40,000 r/min高速混合+50°C恒温搅拌），随后系统考察H₂
O₂
（0.25%-2%）与Fe²⁺
（50-400 mg/L）剂量对GTW特性的影响，最后采用2L全自动发酵罐进行厌氧发酵实验，通过气相色谱(GC-FID)分析VFAs组成。所有实验均使用企业食堂采集的GTW样本，经破碎筛滤后开展。

3.1 Fenton预处理条件优化
研究发现GTW中油脂多以液滴形式存在，常规搅拌无法使H₂
O₂
有效接触有机物。采用高速混合+延时添加Fe²⁺
的方案后，SCOD从27 g/L飙升至96 g/L，粘度从1576 mPa·s骤降至19 mPa·s，油脂含量从37%降至3%，为微生物发酵创造理想条件。

3.2 试剂剂量影响规律
当H₂
O₂
达2%、Fe²⁺
为300 mg/L时效果最佳。过量Fe²⁺
（400 mg/L）会导致Fe³⁺
絮凝作用反而降低SCOD，同时NH₄
⁺
-N浓度激增至392 mg/L，可能抑制微生物活性。

3.3 厌氧发酵效能
预处理后的GTW在5天停留时间的发酵中，VFAs产量第4天达峰值35,560 mg/L，稳定后维持在19,059–21,999 mg/L。组分分析显示，发酵初期丁酸占比60%，后期丙酸（30%）和戊酸（18%）成为主导，这与油脂降解产生的丙酮酸代谢路径密切相关。

该研究首次证实Fenton技术可高效转化GTW为优质发酵底物，相比传统高温/酸碱预处理更具操作优势。虽然2%的H₂
O₂
用量较高，但反应系统可直接利用GTW原有酸性环境(pH 4-5)，避免了额外调酸成本。研究成果为餐饮废物资源化提供了工业化应用前景，特别是VFAs作为高附加值化学品可用于生物塑料合成等领域。未来研究可进一步优化试剂利用率并探索不同微生物群落对VFAs组分调控的影响。