沸石緩解尾菜厭氧發(fā)酵酸抑制現(xiàn)象的研究

付龍云郭兵李彥王艷芹井永蘋張英鵬薄錄吉梁曉輝

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，山東 濟南 250100；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部山東耕地保育科學觀測實驗站，山東 濟南 250100；3.山東省科學院能源研究所，山東 濟南 250014)

蔬菜產(chǎn)銷過程中，弱秧、藤蔓、殘枝等尾菜廢棄物的產(chǎn)生難以避免，有報道指出，葉菜類、瓜果類和根莖類蔬菜的產(chǎn)廢系數(shù)分別達9.7%、3.7%和3.8%。尾菜含水率高，蛋白質(zhì)、多糖等含量豐富，極易腐敗變質(zhì)和滋生病菌，其有效處理不但事關(guān)可再生資源的有效利用，更關(guān)系著蔬菜產(chǎn)地環(huán)境安全的維護[1，2]。

厭氧發(fā)酵是一種兼具經(jīng)濟和環(huán)保效益的廢棄物資源化利用方式。厭氧發(fā)酵全程在密閉容器中進行，不存在異味氣體散發(fā)、發(fā)酵液滲出等環(huán)境問題，對周圍生態(tài)的影響較小；轉(zhuǎn)化效率高，消化過程中有機物化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)等指標可顯著降低；消化產(chǎn)物——沼氣、沼渣、沼液均有良好的經(jīng)濟價值，符合農(nóng)業(yè)廢棄物能源化、基質(zhì)化、肥料化的利用方向。發(fā)展沼氣產(chǎn)業(yè)，利用厭氧發(fā)酵的方法處理畜禽糞污、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物也是近年來國家支持的重要環(huán)保舉措[3]。然而，由于厭氧發(fā)酵的多階段性和沼氣微生物菌群的復雜性，相較于堆肥、基質(zhì)加工等廢棄物處理方式，厭氧發(fā)酵系統(tǒng)往往較為脆弱，對原料、接種物、過程控制等的要求更為嚴格，常由于酸抑制、氨抑制等原因而導致發(fā)酵失敗。

以果蔬廢棄物、餐廚垃圾、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物等進行厭氧發(fā)酵時，原料中豐富的糖類、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)極易被微生物分解而在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量丙酸、乙酸等揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)，若VFAs濃度超過產(chǎn)甲烷古菌等微生物的耐受極限將出現(xiàn)酸抑制現(xiàn)象，導致厭氧發(fā)酵停滯或崩潰，這種現(xiàn)象在反應(yīng)器有機負荷率(organic load rate，OLR)較高時尤其顯著。如何預(yù)防和消除酸抑制是保障厭氧發(fā)酵正常進行的關(guān)鍵因素之一[4，5]。目前用于解決酸抑制的方法主要有:混合厭氧發(fā)酵、更換耐酸型接種物、兩相厭氧發(fā)酵、消化過程中補加堿性物質(zhì)和微量元素等，但也存在工藝復雜、設(shè)備局限性大、成本較高等亟需解決問題。

沸石是一種天然或人造的多孔性硅鋁酸鹽材料，比表面積大、離子交換能力強、具有很強的吸附能力，適合作為微生物的附著載體。以餐廚垃圾、禽畜糞便等高含氮物料進行厭氧發(fā)酵時，適量添加沸石可有效緩解氨抑制，促進甲烷正常產(chǎn)生。Kotsopoulos等[6]發(fā)現(xiàn)豬場污水高溫厭氧發(fā)酵時添加8 g/L和12 g/L沸石，揮發(fā)性固體(volatile solids，VS)、BOD5等指標下降顯著，甲烷產(chǎn)量大幅提高；Wang等[7]研究了蘆葦、禽畜糞便和餐廚垃圾三種原料混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能，發(fā)現(xiàn)添加10%沸石可有效解除氨抑制和酸抑制，促進VFAs的分解轉(zhuǎn)化，顯著提高消化產(chǎn)氣性能:縮短產(chǎn)氣延滯期，提高產(chǎn)氣速率、總產(chǎn)氣量和甲烷濃度。

不同于餐廚垃圾和禽畜糞便，尾菜有機氮含量不突出，而糖含量較高，厭氧發(fā)酵更易受酸抑制的影響。本研究以設(shè)施蔬菜種植過程中產(chǎn)生的尾菜為原料，探討沸石對厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣性能和pH、VFAs等關(guān)鍵因子的影響，特別是對酸抑制現(xiàn)象的緩解作用，并與常規(guī)的堿化學調(diào)控手段相比較，尋找尾菜中溫厭氧發(fā)酵酸抑制的優(yōu)化解決辦法，以期促進尾菜這類特色可再生資源的有效利用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

尾菜取自山東省臨沂市某設(shè)施菜田，為芹菜、白菜和萵苣的廢棄物，粉碎至1～2 cm后混合均勻并于4℃冷藏備用。接種物為從山東省某養(yǎng)豬場豬糞沼氣裝置中取出的沼渣沼液混合物。沸石為市售天然沸石，呈灰白色，粉碎至粒徑小于400 μm(過40目篩)，蒸餾水沖洗后干燥備用。NaOH等均為市售分析純產(chǎn)品。

總固體(TS)、揮發(fā)性固體(VS)、總碳(total carbon，TC)、全氮(total nitrogen，TN)、碳氮比(C/N)、可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)、粗蛋白(crude protein，CP)、粗脂肪(ether extract，crude fat，EE)、粗纖維(crude fiber，CF)等消化原料和接種物的基本特性見表1。

表1 厭氧發(fā)酵物料的基本特性

1.2 試驗裝置

厭氧發(fā)酵試驗裝置主要由發(fā)酵瓶、集氣袋、連接管以及恒溫培養(yǎng)箱組成。發(fā)酵瓶為容積2.5 L的具塞玻璃瓶，橡膠塞上打孔并以玻璃管、乳膠連接管與集氣袋相連接，物料全部裝填完畢后整體放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

1.3 試驗設(shè)計

采用批式中溫厭氧發(fā)酵，35℃進行，試驗周期30 d；各組厭氧發(fā)酵混合物TS統(tǒng)一設(shè)定為4%(以尾菜計)，接種物比例為20%，以無菌水補足至2 000 g并統(tǒng)一調(diào)節(jié)初始pH至7.00。共設(shè)4個處理組，分別為無調(diào)節(jié)對照組(CK)、發(fā)酵過程堿調(diào)節(jié)組(T1)、發(fā)酵初始添加沸石組(T2)和發(fā)酵過程添加沸石組(T3)。每個處理組設(shè)3個平行處理，詳見表2。其中CK組厭氧發(fā)酵全程不進行任何干預(yù)；T1組在消化液pH初次降至6.50時(發(fā)酵開始第3天)，以1 mol/L NaOH溶液將pH調(diào)節(jié)至7.50；T2組在厭氧發(fā)酵開始前添加5.0%的沸石(W/W)；T3組在消化液pH初次降至6.50時(發(fā)酵開始第3天)添加5.0%的沸石(W/W)。

表2 試驗設(shè)計 (g)

各處理組物料混合完畢后一次性裝入發(fā)酵瓶，以高純N2向發(fā)酵瓶頂部空間吹入2 min；發(fā)酵瓶連同集氣袋放入培養(yǎng)箱中孵育，每天振蕩發(fā)酵瓶2次；試驗周期內(nèi)每天定時更換集氣袋測定氣體成分，每3天在密封狀態(tài)下以針管抽取發(fā)酵液測定pH、VFAs等(試驗開始的前6天每天檢測pH)。

1.4 測定指標與方法

沼氣產(chǎn)量:使用濕式氣體流量計(TG1，Ritter，德國)測量。

沼氣中甲烷含量:使用普析氣相色譜儀(GC1100，普析，北京)測定。TDX－01色譜柱(3 m×3 mm，島津，日本)，熱導檢測器，以高純H2為載氣，進樣口、檢測器溫度分別設(shè)置為110、150℃；柱箱初始溫度設(shè)為40℃，保持2 min，然后10℃/min程序升溫至80℃并保持1 min。

發(fā)酵液pH值:使用pH計測定(PH－3C，雷磁，上海)。

TN、CP含量:使用凱氏定氮儀(Kjel Master K－375，BUCHI，瑞士)測定。

VFAs含量:指乙酸、丙酸、丁酸和戊酸含量之和，均采用島津氣相色譜儀(GC2014，島津，日本)測定。DB－WAX色譜柱(30 m×0.32 mm，安捷倫，美國)，氫火焰檢測器，進樣口溫度設(shè)定為250℃，檢測器溫度設(shè)定為300℃，以高純N2為載氣；色譜箱初始溫度設(shè)為110℃并保持1 min，然后以10℃/min程序升溫至250℃并保持5 min。

TC含量:使用總有機碳/有機氮分析儀(vario TOC，Elementar，德國)測定。

TS、VS含量:采用烘干失重法測定。

WSC、EE和CF含量:分別采用硫酸－蒽酮比色法、乙醚索氏抽提法和范氏洗滌纖維法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013和Origin 2018軟件進行統(tǒng)計分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 沸石對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能的影響

由圖1可見，各處理組的沼氣產(chǎn)生均呈現(xiàn)迅速升高后波段降低的變化特征，期間可出現(xiàn)多個產(chǎn)氣高峰，這與發(fā)酵原料尾菜中糖類、蛋白質(zhì)、纖維素等成分的微生物降解難易程度相關(guān)，同時也反映了產(chǎn)甲烷古菌對乙酸、H2等沼氣發(fā)酵中間產(chǎn)物的利用效率不一。20%接種比中溫發(fā)酵條件下，CK組最高日產(chǎn)氣量僅為3.63 L/d(第6天)，顯著低于其它各組，同時產(chǎn)氣高峰數(shù)量也少于其它各組，反映了發(fā)酵體系酸化對產(chǎn)沼氣效率的不良影響。各調(diào)節(jié)處理組最高日產(chǎn)氣量為T1組在發(fā)酵第6天所達到的5.15 L/d，高于T2和T3處理組分別在第7天達到的5.05 L/d和4.18 L/d。這說明當pH迅速降低時，以NaOH直接進行調(diào)節(jié)可在短時間內(nèi)迅速促進沼氣產(chǎn)生；而T2組又顯著高于T3組，可見發(fā)酵初始添加沸石相對于pH降低后再添加沸石，更有利于酸脅迫的緩解。

圖1 厭氧發(fā)酵過程中日產(chǎn)沼氣量變化

各處理組的累積產(chǎn)沼氣量情況見圖2，CK及T1、T2、T3各組累積產(chǎn)沼氣量分別為39.28、46.57、66.36、53.13 L。相對于對照組，采取不同酸化調(diào)控措施的T1、T2和T3處理組累積產(chǎn)沼氣量分別提升18.56%、68.94%和35.26%。用NaOH對發(fā)酵pH進行一次性調(diào)節(jié)，雖然能夠短時間內(nèi)迅速提高沼氣產(chǎn)量，但隨時間延續(xù)產(chǎn)氣衰減較快，并不能從根本上改變發(fā)酵酸化對沼氣微生物群落的不利影響。同時有研究指出為調(diào)節(jié)pH而引入的大量Na＋也不利于CH4產(chǎn)生[8]。沸石疏松多孔的結(jié)構(gòu)可為微生物提供優(yōu)良的附著基底，在發(fā)酵開始時即添加沸石可以促進微生物與沸石的有效結(jié)合，提高微生物對不良環(huán)境的抗逆性，進而提高發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能。而在環(huán)境已經(jīng)酸化的情況下再使用沸石，已經(jīng)受到“損傷”的沼氣微生物群落恢復較慢，因而T3處理組的累積產(chǎn)沼氣量顯著低于T2處理組；但隨著沸石加入后微生物群落逐漸穩(wěn)定，酸脅迫影響逐漸減弱，因此發(fā)酵后期(15天之后)T3處理組的產(chǎn)氣量反而較高。

圖2 厭氧發(fā)酵累積產(chǎn)氣量

2.2 沸石對厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷特性的影響

沼氣中CH4濃度的高低是評價厭氧發(fā)酵質(zhì)量的重要指標，同時也能反映發(fā)酵體系的健康程度。CH4濃度高的沼氣不但有利于后續(xù)燃燒、提純、發(fā)電等，而且節(jié)省氣體存儲空間，是厭氧發(fā)酵追求的重要目標。如圖3所示，各處理組厭氧發(fā)酵所產(chǎn)沼氣中CH4含量在30 d試驗周期內(nèi)均呈快速升高后逐漸降低的變化趨勢。其中CK組發(fā)酵過程中CH4含量最高僅能達到33.66%，且多數(shù)時間段內(nèi)低于20%，所產(chǎn)沼氣利用價值較低；而分別采取不同調(diào)節(jié)措施的T1、T2和T3處理組最高CH4含量分別可達64.88%、66.62%和65.14%，且除發(fā)酵開始和結(jié)束階段外，CH4含量均高于40%。值得注意的是發(fā)酵起始階段雖然各處理組產(chǎn)氣量很高，迅速達到第一個產(chǎn)氣高峰，但CH4含量卻非常低，此時氣體主要為蔬菜細胞呼吸作用、微生物有氧呼吸等過程產(chǎn)生的CO2、水蒸氣等[9]。

圖3 厭氧發(fā)酵過程中甲烷含量變化

如圖4所示，發(fā)酵周期內(nèi)CH4日產(chǎn)量變化情況與沼氣日產(chǎn)量變化趨勢(圖1)接近，不同的是各處理組CH4日產(chǎn)量在試驗開始的前3天均較低(＜0.1 L/d)，進一步說明了此時尚處于產(chǎn)CH4的延滯期。最高CH4日產(chǎn)量反映了不同處理條件下微生物群落的最高CH4產(chǎn)生效率，T1、T2和T3處理組最高CH4日產(chǎn)量分別比CK組高109.02%、163.93%、72.13%，可見本研究所采取的不同酸化調(diào)控措施均能大幅提高CH4產(chǎn)生效率，而又以發(fā)酵初始添加沸石的效果最佳。試驗周期內(nèi)CH4總產(chǎn)生量反映了系統(tǒng)在不同處理條件下的CH4產(chǎn)生潛力。本研究中，CK組累積CH4產(chǎn)量為5.24 L，而T1、T2和T3處理組累積CH4產(chǎn)量則分別為19.48、33.32 L和23.46 L，分別較CK提升271.76%、535.88%和347.71%。這進一步說明了添加沸石尤其發(fā)酵初始即添加可緩解尾菜厭氧發(fā)酵系統(tǒng)酸化抑制、強化CH4產(chǎn)能。

圖4 厭氧發(fā)酵過程中甲烷日產(chǎn)量變化

2.3 沸石對發(fā)酵過程中pH值的影響

厭氧沼氣發(fā)酵是由具有不同功能定位的微生物群體協(xié)同進行的復雜過程，梭菌、產(chǎn)甲烷古菌等重要功能微生物均需要在接近中性的環(huán)境中完成大分子降解、VFAs轉(zhuǎn)化、產(chǎn)CH4等生理生化進程。然而由于發(fā)酵初期可溶性糖等大分子物質(zhì)迅速分解、產(chǎn)甲烷古菌代謝效率偏低等因素，導致VFAs的生成和轉(zhuǎn)化速率可能存在較大差距，從而使乙酸、丙酸等在環(huán)境中大量累積、不能及時轉(zhuǎn)化，pH迅速降低而出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。有研究指出，產(chǎn)甲烷古菌生長的最適pH范圍為6.5～8.2，當pH低于5.0時其活性將被完全抑制[10]。

如圖5所示，不采取任何酸堿調(diào)控措施時，發(fā)酵液pH在發(fā)酵開始后迅速下降，第3天時即低于6.5，第6天時達到最低點5.31，其后隨著VFAs的逐漸消耗和氨氮等堿性物質(zhì)產(chǎn)生，pH雖有所回升但始終低于6.5，說明此條件下發(fā)酵系統(tǒng)雖仍可維持一定的產(chǎn)CH4能力，但顯然遠離最佳運行狀態(tài)。而當pH低于6.5時，用NaOH溶液迅速調(diào)節(jié)至7.5，雖然可以暫時阻止系統(tǒng)酸化，但是隨著發(fā)酵的持續(xù)進行，系統(tǒng)pH仍持續(xù)下降并在第15天后低于6.5，說明單次NaOH酸堿調(diào)節(jié)不足以阻止發(fā)酵系統(tǒng)酸化的趨勢。當pH低于6.5時再加入沸石，發(fā)酵液pH仍繼續(xù)下降至5.51，其后再逐漸回升并在發(fā)酵后期穩(wěn)定于7.0以上，相對NaOH酸堿調(diào)節(jié)，發(fā)酵過程中加入沸石雖不能迅速升高pH，但效果更持續(xù)、溫和。在發(fā)酵初始即加入沸石抑制酸化的效果最好，系統(tǒng)pH雖然在第4天時達到6.33的最低點，但其后即迅速升至6.5以上并逐漸恢復至中性范圍?？梢?，沸石的加入尤其發(fā)酵初始即加入，可為微生物提供疏松多孔的“庇護所”和反應(yīng)界面，幫助其緩解酸脅迫，從而促進有機酸產(chǎn)消平衡和CH4形成。

圖5 厭氧發(fā)酵過程中pH變化

2.4 沸石對發(fā)酵過程中有機酸濃度的影響

厭氧沼氣發(fā)酵過程中，糖類等大分子水解生成VFAs是反應(yīng)能夠順利進行的前提條件。但濃度過高的VFAs除引起環(huán)境pH迅速降低外，也可能對產(chǎn)甲烷古菌造成直接毒害，其中尤以丙酸的抑制作用最為顯著。在農(nóng)牧業(yè)有機廢棄物厭氧發(fā)酵中，丙酸往往較早產(chǎn)生且更易累積，有研究認為當體系中丙酸濃度超過1 000 mg/L時，產(chǎn)甲烷古菌的生理代謝即會受到明顯抑制，進而嚴重影響CH4的生成[11，12]。如圖6所示，各處理組丙酸濃度均在發(fā)酵開始后迅速上升，且均在第6天時超過1 000 mg/L，其中CK組丙酸濃度始終維持在1 500 mg/L以上，而其它各組則在達到高點后逐漸降低；至30天反應(yīng)結(jié)束時，CK及T1、T2、T3各處理組丙酸濃度分別為1 502.32、940.81、198.22、507.87 mg/L。綜合產(chǎn)氣情況來看，NaOH和沸石調(diào)節(jié)均能在一定程度上緩解丙酸對厭氧發(fā)酵微生物菌群的毒害，促進在反應(yīng)初期大量生成的丙酸向乙酸等其它VFAs轉(zhuǎn)化，有利于CH4的正常產(chǎn)生，而又以發(fā)酵初始即加入沸石的調(diào)控效果最佳。

圖6 厭氧發(fā)酵過程中丙酸含量變化

發(fā)酵過程中總VFAs的變化如圖7所示，除CK組外，各處理組VFAs濃度均呈升高后逐漸降低的變化趨勢，與Demirel[12]、劉榮厚等[13]的研究結(jié)果類似。CK組VFAs濃度在達到3 716.55 mg/L的最高點后下降幅度較小，說明系統(tǒng)發(fā)生了較為嚴重的酸抑制現(xiàn)象，產(chǎn)甲烷古菌等微生物難以利用乙酸等生成CH4，而VFAs不能被有效消耗進一步形成負反饋，也抑制了產(chǎn)酸菌進一步產(chǎn)酸。而采取不同調(diào)控措施的T1、T2和T3組VFAs濃度最高分別可達4 330.09、4 864.49、4 583.78 mg/L，均遠高于CK組，但之后均大幅降低，至發(fā)酵30天時均遠低于CK?？梢娤到y(tǒng)中VFAs短時的高量產(chǎn)生并不一定導致酸抑制發(fā)生。水解菌、產(chǎn)氫及乙酸菌和產(chǎn)甲烷古菌等微生物種群協(xié)調(diào)生長、代謝及VFAs的迅速利用是健康產(chǎn)氣的重要保證，而沸石的加入對沼氣微生物具有更為明顯的保護作用。

圖7 厭氧發(fā)酵過程中VFAs含量變化

3 討論與結(jié)論

厭氧發(fā)酵是尾菜資源化利用的重要方式[14]，可同步實現(xiàn)沼氣能源和沼渣、沼液有機肥料的產(chǎn)出。然而當以尾菜為主要原料進行厭氧發(fā)酵時，由于尾菜極佳的可生化性，發(fā)酵體系內(nèi)的有機物分解菌快速代謝，短時間內(nèi)即可產(chǎn)生大量有機酸，造成pH迅速降低，無法形成分解菌—產(chǎn)甲烷菌及大分子有機物—有機酸—甲烷的動態(tài)平衡，導致系統(tǒng)產(chǎn)沼氣/甲烷效率嚴重下降，形成酸抑制。及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)警包括酸抑制在內(nèi)的發(fā)酵抑制因素，事關(guān)厭氧發(fā)酵的成敗，已成為沼氣工程領(lǐng)域研究和實踐的重要內(nèi)容。同時，采取不同措施確保厭氧發(fā)酵穩(wěn)定進行對于尾菜資源的高效利用也是十分必要的。Serrano[15]和Shen[16]等將畜禽糞污、生活垃圾等與蔬果廢棄物混合發(fā)酵，并增加多相發(fā)酵段，起到調(diào)節(jié)物料碳氮比、減小短時間內(nèi)有機負荷沖擊的作用，變相降低了發(fā)酵物料的可生化性和維護了發(fā)酵菌群的穩(wěn)定，促進了沼氣/甲烷的穩(wěn)定產(chǎn)出。羅艷等[17]以不同濃度的NaOH溶液調(diào)控受酸抑制嚴重影響的互花米草中溫厭氧發(fā)酵，不但有效避免了酸抑制現(xiàn)象，而且提高原料產(chǎn)氣率達80%以上，表明NaOH溶液的間歇處理，能有效提高互花米草厭氧發(fā)酵的沼氣產(chǎn)率。Li等[18]則通過適量添加Fe、Co、Ni等微量元素，提高體系內(nèi)微生物群抗逆性，促進高OLR[3.5 g VS/(L·d)]情況下尾菜厭氧發(fā)酵體系的穩(wěn)定?？梢?，高有機酸條件下，始終要以發(fā)酵菌群的穩(wěn)定為厭氧發(fā)酵體系穩(wěn)定的必要前提條件。

作為一種疏松多孔的礦物，沸石兼具熱穩(wěn)定性好、耐酸堿腐蝕等優(yōu)點，各類天然和人工改造沸石已廣泛應(yīng)用在化學化工、生物工程、污水處理、異味氣體治理等領(lǐng)域。作為微生物的良好載體，沸石能夠顯著提高多種細菌、微藻等微生物的豐度和抗逆性，并為生化反應(yīng)提供更大的接觸面積，顯著促進硝化、反硝化、氨氧化等重要生化反應(yīng)的進行，從而大幅提高原有菌群體系的效能[19]。沸石在有機廢棄物好氧和厭氧處理方面也多有應(yīng)用。魏宗強等[20]通過在雞糞高溫堆肥中添加沸石，有效降低了磷、鉀養(yǎng)分的流失，并降低堆肥期間對地下水質(zhì)的影響，提高雞糞肥料化利用的經(jīng)濟性和生態(tài)性；李國光等[21]使用不同天然沸石和改性沸石吸附城市有機廢棄物厭氧發(fā)酵沼液中的氨氮，發(fā)現(xiàn)NaCl改性沸石比表面積、孔徑均有所增大，吸附效果最佳；馮洋洋等[22]以沸石配合堿液處理初沉污泥，有效降低了發(fā)酵液中對發(fā)酵有抑制作用的氨態(tài)氮濃度，提高厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能。

本研究將沸石應(yīng)用于緩解尾菜厭氧發(fā)酵的酸抑制，通過對比自然發(fā)酵、堿中和、沸石加入時機等不同處理結(jié)果，得出如下結(jié)論。

(1)尾菜厭氧發(fā)酵易受酸抑制影響而不能正常進行。本研究20%接種比的中溫厭氧發(fā)酵條件下，若不采取任何酸化調(diào)控措施，尾菜發(fā)酵液pH最低可降至5.31且難以恢復至中性范圍，超過產(chǎn)甲烷古菌等關(guān)鍵沼氣微生物的耐受閾值，進而導致發(fā)酵停滯。

(2)揮發(fā)性脂肪酸是關(guān)系到CH4產(chǎn)生效率的重要中間產(chǎn)物，短時高濃度的揮發(fā)性脂肪酸并不一定造成酸抑制，其生成和消耗的動態(tài)平衡是系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的重要保障。其中，高濃度丙酸對產(chǎn)甲烷古菌等沼氣微生物種群毒性更強，其濃度與維持時間可作為監(jiān)控尾菜厭氧發(fā)酵是否出現(xiàn)酸抑制的關(guān)鍵標志之一。

(3)沸石或NaOH調(diào)控均可一定程度上避免丙酸的高濃度累積，促進揮發(fā)性脂肪酸轉(zhuǎn)化，從而緩解尾菜厭氧發(fā)酵過程中的酸抑制。相對無調(diào)節(jié)對照組，出現(xiàn)酸化傾向后用NaOH調(diào)節(jié)、發(fā)酵初始添加沸石與出現(xiàn)酸化傾向后添加沸石，可使累積產(chǎn)沼氣量分別提升18.56%、68.94%和35.26%，累積產(chǎn)甲烷量分別提高271.76%、535.88%和347.71%，且以發(fā)酵初始即添加沸石效果更優(yōu)。