高 明，馬鴻志，蘇 偉，于 淼，田代幸寬，汪群慧，3（.北京科技大學(xué)環(huán)境工程系，北京 00083；.九州大學(xué)生物資源環(huán)境科學(xué)府，日本 福岡 8858；3.工業(yè)典型污染物資源化處理北京市重點實驗室，北京00083）

糟液循環(huán)對開放式餐廚垃圾乙醇發(fā)酵的影響及工藝改進

高 明1，2，馬鴻志1，3*，蘇 偉1，于 淼1，田代幸寬2，汪群慧1，3（1.北京科技大學(xué)環(huán)境工程系，北京 100083；2.九州大學(xué)生物資源環(huán)境科學(xué)府，日本 福岡 8128581；3.工業(yè)典型污染物資源化處理北京市重點實驗室，北京100083）

在前人研究的基礎(chǔ)上對餐廚垃圾乙醇發(fā)酵糟液進行多次循環(huán)使用，以減少廢液的排放量.重點考察了糟液循環(huán)對餐廚垃圾產(chǎn)乙醇的影響.結(jié)果表明:當未經(jīng)處理的乙醇糟液在全回流條件下，對乙醇發(fā)酵產(chǎn)生明顯抑制，全循環(huán)4次后乙醇產(chǎn)量由28.4g/L 降至2.56g/L.隨著循環(huán)利用次數(shù)的增加，乳酸、SS、DS和鹽分均產(chǎn)生積累，分別達5.45、64.7、99.5和12.3g/L.為提高糟液循環(huán)次數(shù)，本研究采用2/3的糟液回流和絮凝處理后全回流的方式，其糟液循環(huán)利用7次后，前者乙醇產(chǎn)生量維持在25.5～35.5g/L，而后者的乙醇產(chǎn)量在12.2～32.4g/L.糟液2/3回流循環(huán)效果要優(yōu)于絮凝處理后全回流的方式，今后需考慮兩者相結(jié)合進行糟液循環(huán)的方式.

餐廚垃圾；乙醇生產(chǎn)；開放式發(fā)酵；糟液循環(huán)

隨著石化資源的日益枯竭，尋找替代性生物能源越來越受到人們的重視.乙醇是目前應(yīng)用最為廣泛的生物質(zhì)液體燃料.當前我國發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的原料以玉米、稻谷、小麥等糧食作物為主，生產(chǎn)成本較高，因此開發(fā)廉價生產(chǎn)原料一直是研究的熱點.餐廚垃圾是指日常生活中食品加工、餐飲服務(wù)等活動中產(chǎn)生的食物殘余和加工廢料，隨著經(jīng)濟發(fā)展及生活水平的提高其產(chǎn)量逐年激增［1］.由于餐廚垃圾含水率高，不宜焚燒，且易腐敗發(fā)臭，是市政垃圾處理的難題［2-3］.利用餐廚垃圾作為原料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，既可為乙醇生產(chǎn)找到廉價原料，又可以減少垃圾對環(huán)境的污染，達到資源利用和環(huán)境保護的雙重目的.

乙醇生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢糟液，且處理成本很高，有研究認為生成1t乙醇將產(chǎn)生10t左右的廢糟液［4］.在傳統(tǒng)乙醇工業(yè)生產(chǎn)中，糟液代替清水回流配料是糟液處理和綜合應(yīng)用的優(yōu)化方案，糟液回流不僅節(jié)水、節(jié)能，還能減少環(huán)境污染.目前糟液回流循環(huán)發(fā)酵的方法在淀粉類糧食作物為原料的乙醇發(fā)酵中已被多次報道［5］.

餐廚垃圾自身含有大量微生物，發(fā)酵多在滅菌的條件下進行［6-7］.而不滅菌的開放式發(fā)酵不僅可以避免滅菌過程中的美拉德反應(yīng)及糠醛類抑制物的生成，同時還具有低能耗、設(shè)備要求低和操作簡單等優(yōu)點［8］.目前餐廚垃圾開放式乳酸發(fā)酵已被報道［9］，而利用其進行乙醇發(fā)酵的試驗均在滅菌的條件下進行［6］.如果開放式乙醇發(fā)酵可行，將為乙醇發(fā)酵糟液的回流循環(huán)利用提供了技術(shù)保障，且可實現(xiàn)操作簡便、降低成本的目的.目前，沒有研究將糟液回流利用的方法應(yīng)用到開放式餐廚垃圾乙醇發(fā)酵過程中.

因此，本研究首先想證實餐廚垃圾開放式乙醇發(fā)酵的可行性，然后考察糟液多次循環(huán)對開放式餐廚垃圾乙醇發(fā)酵及垃圾減量化的影響.在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，以實現(xiàn)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)的目的.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

餐廚垃圾取自北京科技大學(xué)學(xué)生食堂，經(jīng)分揀除雜后，粉碎并保存于4℃冰箱中待用，垃圾平均含水率約為75%.

本研究采用耐高溫釀酒高活性干酵母TH-AADY（湖北安琪酵母股份有限公司）作為乙醇發(fā)酵菌株.使用前，將菌粉加入2%蔗糖溶液中，35℃復(fù)水20min，降溫至30℃活化1～1.5h.

1.2 餐廚垃圾的糖化與發(fā)酵方法

稱取200g餐廚垃圾，加入清水，并調(diào)節(jié)固液比為1:1（W/V）.隨后混合物料置于50℃水浴，按150U/g垃圾加入糖化酶（酶活 105U/g 北京奧博星生物技術(shù)責(zé)任有限公司），混勻，糖化過程持續(xù)90min，每10min攪拌一次使其充分糖化.

本研究采用開放式乙醇發(fā)酵，糖化后的餐廚垃圾不經(jīng)滅菌直接接種0.1%（w/w）干酵母菌粉，置于35℃下發(fā)酵.

1.3 糟液回流循環(huán)發(fā)酵方法

對發(fā)酵后的物料進行蒸餾，將蒸餾后的餐廚垃圾酒糟4000r/min下離心15min，提取上層清夜，即為發(fā)酵廢糟液.糟液循環(huán)發(fā)酵即利用發(fā)酵廢糟液代替清水來調(diào)節(jié)餐廚垃圾培養(yǎng)基固液比進行糖化和乙醇發(fā)酵.

1.4 糟液絮凝處理方法

采用多種絮凝劑對回用的糟液進行了絮凝處理，最后選用效果較好， 且不會影響后續(xù)乙醇發(fā)酵的明膠溶液作為絮凝劑，其加入量達到明膠在糟液中的濃度為0.9g/L后，在溫度30℃、攪拌速度500r/min的條件下絮凝30min.取絮凝后糟液，4000r/min條件下離心10min，提取上清液回用.

1.5 分析方法

餐廚垃圾發(fā)酵過程中的懸浮固體（SS）、溶解性固體（DS）含量采用重量法測定［10］.發(fā)酵樣品經(jīng)過預(yù)處理后，用于乙醇、還原糖、有機酸及含鹽量的測定和分析.預(yù)處理條件為4000r/min下離心10min以提取上清液，并經(jīng)0.45μm微孔濾膜過濾.乙醇濃度的測定使用生物傳感分析儀SBA-40（山東省科學(xué)院生物研究所）.還原糖濃度測定采用DNS法［11］.有機酸濃度測定利用高效液相色譜儀LC-20A（日本島津），紫外檢測器SPD-20A，色譜柱Intersil ODS-SP C18（5μm，6.0×250mm）（日本島津），利用超純水作為流動相（磷酸調(diào)節(jié)pH值至2.5～3.0），流速0.8mL/min，進樣量20μL，柱溫30℃，檢測器波長210nm.含鹽量利用氯離子選擇電極pClS-10（上海大普）進行測定.

2 結(jié)果與討論

2.1 開放式餐廚垃圾乙醇發(fā)酵的可行性

曾有研究表明餐廚垃圾的干物質(zhì)中糖類物質(zhì)含量高達60%以上［12］，其中淀粉類含量最大，因此糖化后還原糖濃度較高，是極具潛力的微生物發(fā)酵底物.本試驗中，餐廚垃圾經(jīng)過預(yù)處理和糖化后，發(fā)酵初始還原糖濃度高達63.7g/L.餐廚垃圾培養(yǎng)基未經(jīng)滅菌，在開放式條件下進行乙醇發(fā)酵，結(jié)果如圖1所示.酵母菌表現(xiàn)出較高的產(chǎn)醇活性，還原糖幾乎在36h內(nèi)被全部消耗，尤其在24～36h間還原糖最大消耗速率達3.08g/（L·h）.同時，經(jīng)過72h的發(fā)酵，乙醇濃度達31.8g/L，最大產(chǎn)醇速率為1.35g/（L·h） （24～36h）.本研究利用餐廚垃圾為發(fā)酵底物，由于其成分復(fù)雜，采用還原糖濃度來表征碳源含量，乙醇轉(zhuǎn)化率用乙醇產(chǎn)量與還原糖消耗量來計算.因此，經(jīng)72h開放式發(fā)酵，乙醇轉(zhuǎn)化率為50.3%.本課題組先前研究表明，非開放式（餐廚垃圾預(yù)處理后進行滅菌）條件下接種酵母菌發(fā)酵，其最高乙醇濃度達32g/L［7］.相比之下，與本研究開放式條件下獲得的乙醇濃度基本相近.本次試驗用餐廚垃圾的平均含水率為75%，經(jīng)核算乙醇轉(zhuǎn)化率為0.254g/g干垃圾，達到了垃圾資源化的目的.

圖1 餐廚垃圾開放式乙醇發(fā)酵過程中乙醇和還原糖濃度的變化Fig.1 Time course of ethanol and reducing sugar concentrations in open fermentation from kitchen garbage

餐廚垃圾本身含大量有機營養(yǎng)物質(zhì)的同時，也含有大量的細菌.在開放式發(fā)酵條件下并不能將這些細菌殺死，因此本試驗監(jiān)測了作為細菌厭氧發(fā)酵產(chǎn)物的有機酸含量，其中甲酸、乙酸和乳酸的含量最多，其濃度變化如圖2所示. 3種有機酸濃度均隨發(fā)酵時間而逐漸升高，其中乳酸濃度增長明顯且濃度最高達2.40g/L，而甲酸和乙酸最高濃度分別為0.253g/L和1.01g/L.整個發(fā)酵過程中pH值維持在3～4，并隨著發(fā)酵進行而逐漸降低（圖2）.本研究表明，乳酸是含量最高的有機酸，并且隨著開放式乙醇發(fā)酵的進行不斷產(chǎn)生.曾有研究利用PCR-DGGE技術(shù)分析餐廚垃圾中微生物群落構(gòu)成，結(jié)果表明餐廚垃圾含有很多土著乳酸菌，如Lactobacillus sp.、Lactobacillus casei 和Lactobacillus plantarum等［13］.因此，本研究結(jié)果也符合這一結(jié)論.乳酸菌的存在不僅導(dǎo)致了乳酸的積累和較低的pH值，同時有研究表明乳酸菌可產(chǎn)生細菌素而對其他雜菌具有抑制作用［14］.向餐廚垃圾漿中添加0.5%～2.0%（V/V）的乳酸菌液，35℃下厭氧保存1～2d，可有效的抑制垃圾腐敗，該研究同時表明:與厭氧保存、添加稀酸以及常規(guī)高溫滅菌等抑菌方式相比，添加乳酸菌不僅抑菌效果良好，且不會發(fā)生高溫滅菌過程中的美拉德反應(yīng)，對后續(xù)的乙醇發(fā)酵十分有利［15］.一方面，較低的pH值也可有效的抑制雜菌的新陳代謝，本研究中酵母菌在pH值為3～4條件下仍具有較高的產(chǎn)醇活性.因此，綜合以上分析，餐廚垃圾可以在開放式條件下進行乙醇發(fā)酵生產(chǎn). ?

圖2 餐廚垃圾開放式乙醇發(fā)酵過程中有機酸濃度和pH值的變化Fig.2 Time course of organic acid concentration and pH value in open fermentation from kitchen garbage

2.2 糟液全回流循環(huán)發(fā)酵對乙醇產(chǎn)量的影響

為最大限度地減少糟液的排放，本研究將糟液100%回流用于餐廚垃圾乙醇發(fā)酵中，試驗結(jié)果如圖3所示.其中，初次循環(huán)發(fā)酵中48.6g/L還原糖被消化，并生產(chǎn)28.4g/L乙醇，乙醇轉(zhuǎn)化率為58.4%.而隨著糟液循環(huán)利用次數(shù)的增加，乙醇產(chǎn)量和還原糖消耗量均逐漸降低.相應(yīng)地，乙醇轉(zhuǎn)化率在2次和 3次循環(huán)中分別降至38.6%和28.4%.當糟液循環(huán)利用到4次時，雖然乙醇產(chǎn)率為43.7%，但僅有5.87g/L還原糖被消耗，產(chǎn)醇量僅為2.56g/L.可見酵母菌產(chǎn)醇能力隨著糟液循環(huán)次數(shù)的增加而大幅減低，糟液循環(huán)利用4次基本達到極限.目前，糟液循環(huán)利用法已經(jīng)成功應(yīng)用到各種原料的乙醇發(fā)酵中，如玉米粉［16］，谷物［17］，木薯粉［18］以及玉米麩［19］等，報道的糟液回用次數(shù)達8～22次.本研究以餐廚垃圾為發(fā)酵底物，且在開放式條件下進行，相比之下，發(fā)酵體系復(fù)雜，影響因素較多，因此糟液在未經(jīng)過任何處理的條件下全回流利用次數(shù)僅為4次，遠遠低于其他原料.

圖3 糟液全回流對餐廚垃圾開放式乙醇發(fā)酵的影響Fig.3 Effect of distillery wastewater full-recycling on open ethanol fermentation from kitchen garbage

2.3 全回流循環(huán)過程中糟液性質(zhì)的變化特征

本試驗中，餐廚垃圾糟液是垃圾經(jīng)48h開放式乙醇發(fā)酵，并通過蒸餾提取其中乙醇后獲得.由于蒸餾效率較高，糟液回用前的殘留乙醇濃度極低（＜1.06g/L），不會產(chǎn)生積累.然而垃圾中的乳酸、鹽分及未利用的有機營養(yǎng)物質(zhì)等仍保留在糟液中，經(jīng)初次發(fā)酵后，糟液中乳酸濃度為1.93g/L， pH值為3.97，含鹽量為5.12g/L，SS和DS分別為25.7g/L和16.9g/L.因此，本研究針對以上糟液性質(zhì)在全回流循環(huán)中的變化進行分析.

2.3.1 乳酸積累及pH值的變化 本研究考察了乳酸和pH值在糟液全回流循環(huán)發(fā)酵過程中的積累和變化情況（圖4）.圖中折線顯示每次循環(huán)發(fā)酵前后乳酸和pH值的平均值，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，乳酸平均濃度逐漸增加，并在循環(huán)4次時達到5.45g/L，與初次循環(huán)相比，提高達3.84倍.另外，平均pH值也相應(yīng)降低，至4次循環(huán)時降至3.43.因乳酸沸點較高（122℃），蒸餾乙醇時不能夠?qū)⑵涑?，隨著餐廚垃圾糟液的循環(huán)而逐漸積累到發(fā)酵體系中.其實在傳統(tǒng)燃料乙醇工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于不能夠完全避免雜菌的存在，乳酸作為雜菌的代謝副產(chǎn)物而廣泛存在于乙醇發(fā)酵體系中［20］.雖然在合成培養(yǎng)基純培養(yǎng)條件下，乳酸對酵母菌的產(chǎn)醇抑制已經(jīng)被多次報道［21-23］，其中Graves等以玉米漿為原料模擬工業(yè)乙醇發(fā)酵過程中，酵母菌可以耐受高達40g/L的乳酸，當pH＜5時亦可耐受30g/L乳酸，即利用生物質(zhì)原料的乙醇發(fā)酵過程中，乳酸的影響并不明顯.因此，本研究中乳酸濃度遠沒有達到文獻報道的抑制濃度，所以乳酸的循環(huán)積累并不是乙醇產(chǎn)量降低的主要因素.

圖4 循環(huán)過程中糟液的pH值及乳酸含量Fig.4 The pH value and lactic acid concentration in distillery wastewater during recycle process

2.3.2 SS和DS的積累 通過測定每次循環(huán)發(fā)酵液的SS和DS，發(fā)現(xiàn)除有機酸積累外SS和DS也隨著糟液循環(huán)次數(shù)的增加發(fā)生積累（圖5）.其中，發(fā)酵前DS含量由初次26.5g/L提高至99.5g/L；同時SS含量由42.0g/L提高至64.7g/L.相應(yīng)地，發(fā)酵前的TS含量由68.5g/L積累到第4次時達164g/L.

本研究中廢糟液代替清水循環(huán)發(fā)酵導(dǎo)致SS增加，在玉米麩乙醇發(fā)酵的研究中也被報道過，并且該研究發(fā)現(xiàn)高SS對乙醇發(fā)酵產(chǎn)生抑制［19］.此外，廢糟液中未完全利用的殘?zhí)?、溶解性蛋白、無機鹽類及各種發(fā)酵副產(chǎn)物等均隨著循環(huán)回用而積累在發(fā)酵液中，導(dǎo)致DS指標大幅提升.同時，發(fā)酵液粘度隨著循環(huán)次數(shù)增加而明顯提高，影響發(fā)酵體系中的傳質(zhì)效率而抑制發(fā)酵.因此，需要找到一種能夠減少SS、DS等副產(chǎn)物的積累，再回流于乙醇發(fā)酵的方式.

圖5 糟液全回流循環(huán)發(fā)酵時SS、DS的積累Fig.5 The accumulation of SS and DS with distillery wastewater full-recycling

2.3.3 含鹽量的積累 由于人們的飲食習(xí)慣可知，餐廚垃圾含鹽量必然較高，尤其是NaCl的含量，循環(huán)發(fā)酵必然將導(dǎo)致鹽分的積累.如圖6所示.糟液中初始的含鹽量為5.12g/L，隨著循環(huán)次數(shù)增加，垃圾中鹽分不斷積累到回用的糟液中，循環(huán)4次后，含鹽量高達12.3g/L.先前研究表明，當含鹽量超過10g/L時，酵母菌生長及乙醇發(fā)酵均被抑制［24］.全循環(huán)發(fā)酵進行到3次時，已經(jīng)達到抑制濃度.因此糟液中鹽分的積累將導(dǎo)致對發(fā)酵的影響.

2.4 糟液回流循環(huán)發(fā)酵方式的改進

目前，廢糟液回流再利用導(dǎo)致產(chǎn)醇抑制已被廣泛報道，部分研究認為廢糟液中積累的發(fā)酵副產(chǎn)物，如甘油［16］、揮發(fā)性有機酸［18］以及無機鹽類［19］等對酵母菌發(fā)酵均產(chǎn)生抑制，而且多種抑制物同時存在的條件下，會導(dǎo)致協(xié)同抑制效益進一步影響發(fā)酵［25］.本研究也發(fā)現(xiàn)乳酸、SS、DS和鹽分隨著循環(huán)次數(shù)的增加不斷積累，導(dǎo)致乙醇產(chǎn)量大幅降低.為降低其抑制作用，本研究試圖采用部分回流和絮凝處理的方法，對餐廚垃圾糟液進行循環(huán)發(fā)酵，以提高糟液利用次數(shù)，更大限度的節(jié)約水資源并達到清潔生產(chǎn)的目的.試驗改進方案如圖7所示.部分回流法是以降低糟液回流量的方法來減少抑制物積累，即糟液僅代替2/3的清水回流至發(fā)酵段；絮凝處理法是在糟液回用前，先用明膠絮凝去除糟液中部分抑制物，將絮凝后全部清液循環(huán)至發(fā)酵段.試驗考察了兩種改進模式下糟液循環(huán)7次過程中，經(jīng)48h發(fā)酵后的乙醇產(chǎn)量和還原糖消耗量，如圖8和圖9所示.

圖6 循環(huán)過程中糟液含鹽量Fig.6 The salt concentration of distillery wastewater during recycle process

圖7 糟液循環(huán)乙醇發(fā)酵的改進Fig.7 The technological enhancement of ethanol production with distillery wastewater recycling

在糟液的2/3回流時（見圖8），還原糖消耗量在40.7～55.7g/L之間，糟液循環(huán)沒有對發(fā)酵產(chǎn)生明顯抑制作用，乙醇產(chǎn)量可保持在25.0g/L以上，最大產(chǎn)量達35.5g/L，乙醇轉(zhuǎn)化率保持在45.0%以上.目前在玉米粉乙醇發(fā)酵研究中，未經(jīng)處理的廢糟液可代替75%的清水回流至發(fā)酵段，循環(huán)發(fā)酵次數(shù)可達22次［16］.本研究同樣采用了部分糟液循環(huán)回流的方法，然而與玉米粉糟液相比，餐廚垃圾糟液的成分復(fù)雜，尤其鹽分含量遠高于玉米粉，因此本研究目前僅采用略低的2/3回流比例來改進糟液循環(huán)發(fā)酵系統(tǒng)，更適當?shù)幕亓鞅壤诮窈蟮难芯恐行柽M一步優(yōu)化.結(jié)果表明，2/3回流循環(huán)發(fā)酵方式，成功將糟液循環(huán)利用次數(shù)由4次提高到7次，雖然廢液排放量較全回流發(fā)酵略高，但該方法的乙醇產(chǎn)量穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)明顯的抑制現(xiàn)象.

圖8 2/3糟液回流條件下的乙醇生產(chǎn)Fig.8 Ethanol production with 2/3distillery wastewater partial-recycling

圖9 絮凝糟液全回流條件下的乙醇生產(chǎn)Fig.9 Ethanol production with distillery wastewater full-recycling after flocculation

另一方面，絮凝后全回流組的還原糖消耗量在34.0～57.6g/L之間，最大乙醇產(chǎn)量為32.4g/L，至第7次循環(huán)時乙醇濃度為12.2g/L，比不絮凝且全回流循環(huán)第4次乙醇產(chǎn)量（2.56g/L）高3.77倍.這可能是由于絮凝不但可以減少SS在發(fā)酵體系中的積累，對溶解性有機物，如類蛋白物質(zhì)也具有去除效果，降低循環(huán)糟液粘度，因此絮凝處理可在一定程度上提高全循環(huán)回流次數(shù).然而餐廚垃圾成分過于復(fù)雜，絮凝對其發(fā)酵糟液的處理效果有限，乙醇轉(zhuǎn)化率在4次循環(huán)大幅降低，第7次循環(huán)中降至36.0%.相比之下，玉米麩乙醇發(fā)酵中采用絮凝全回流方法，其循環(huán)次數(shù)可達10次且乙醇產(chǎn)量穩(wěn)定［19］.故本研究需進一步優(yōu)化糟液的回流處理.故本研究需進一步優(yōu)化糟液的回流處理，如去除糟液中積累的抑制因子再回流，或?qū)⒉糠只亓髋c絮凝后再回流相結(jié)合，以獲得更高的糟液全循環(huán)次數(shù)，且最大限度地減少糟液的排放.

3 結(jié)論

3.1 餐廚垃圾乙醇發(fā)酵可以在開放式條件下進行，乙醇濃度達31.2g/L，乙醇轉(zhuǎn)化率為0.254g/g干垃圾.此外，開放式乙醇發(fā)酵體系中乳酸隨著發(fā)酵的進行而不斷積累.

3.2 隨著循環(huán)次數(shù)的增加，乙醇發(fā)酵被明顯抑制，當循環(huán)利用4次時，乙醇產(chǎn)量由28.4g/L 降至2.56g/L，還原糖消耗量由48.6g/L 降至5.87g/L.

3.3 糟液中乳酸濃度、SS、DS及含鹽量，隨回用次數(shù)增加而逐漸積累，循環(huán)4次后分別達到了5.45、64.7 、99.5和12.3g/L.

3.4 采用2/3糟液回流和絮凝處理后全回流的方式，其糟液循環(huán)利用7次后，前者乙醇產(chǎn)生量維持在25.5～35.5g/L范圍，而后者的乙醇產(chǎn)量在12.2～32.4 g/L范圍.糟液2/3回流循環(huán)效果要優(yōu)于絮凝處理后全回流的方式，今后需考慮兩者相結(jié)合進行糟液循環(huán)的方式.

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Effects of distillery waste recycling on open ethanol fermentation from kitchen garbage and technological enhancement.

GAO Ming1，2， MA Hong-zhi1，3*， SU Wei1， YU Miao1， TASHIRO Yukihoro2， WANG Qun-hui1，3（1.Department of Environmental Engineering， University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083， China；2.Graduate School of Bioresource and Bioenvironmental Sciences， Kyushu University， Fukuoka 8128581， Japan；3.Beijing Key Laboratory of Resource-oriented Treatment of Industrial Pollutants， Beijing 100083， China）. China Environmental Science， 2015，35（12）：3721～3727

Based on the previous studies， in order to reduce the distillery waste form ethanol fermentation， the distillery wastewater of ethanol production from kitchen garbage was recycled in this study. Particularly， the accumulation of the by-product during the fermentation and their effects were investigated. The results indicated that ethanol fermentation was inhibited obviously by full-recycling distillery wastewater without treatment. After 4times full-recycling， ethanol production was decreased from 28.4g/L to 2.56g/L. With the increasing recycling times， lactic acid， SS， DS and salinity were accumulated to 5.45， 64.7， 99.5 and 12.3g/L， respectively. In order to improve the recycle times， 2/3 partial-recycling mode and flocculation full-recycling mode were utilized. During 7times of distillery wastewater recycling， the ethanol productions maintained at the range of 25.5～35.5g/L for 2/3partial-recycling mode. While for flocculation full-recycling mode， the ethanol production maintained at the range of 12.2～32.4g/L. 2/3partial-recycling mode was superior to flocculation full-recycling mode. In future， the combination of the two recycling methods should be considered for further improving the distillery wastewater recycling system.

kitchen garbage；ethanol production；open fermentation；distillery wastewater recycle

X705

A

1000-6923（2015）12-3721-07

高 明（1984-），女，黑龍江哈爾濱人，博士后，主要從事生物質(zhì)能源、環(huán)境生物技術(shù)的研究工作.發(fā)表論文10余篇.

2015-07-10

科技部國際科技合作專項資助（2013DFG92600）；國家自然科學(xué)基金（51378003）；北京高校青年英才計劃

* 責(zé)任作者， 副教授， mahongzhi@ustb.edu.cn