《表2 厌氧发酵工艺参数备选方案Tab.2 Parameters scheme of anaerobic fermentation process》

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《组合赋权法及ELECTRE-Ⅰ法在调控沼气发酵工艺中的应用》

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厌氧发酵工艺的影响因素诸多，如何优选其工艺参数，对于提高发酵稳定性和能源生产率具有重要意义。采用ELECTRE-I法对厌氧发酵参数进行优选研究，初步拟定6种不同的参数方案[5，7，11]。便于计算和分析，从表1中的二级指标里选取5个因素进行重点分析，包括总固体浓度（TS）、CN、反应温度、pH值和外源添加剂。厌氧发酵过程中温度的高低直接决定了甲烷菌的反应活性，低温不适宜微生物的生长和繁殖；而在高温条件下，粪便中有机氮容易转化成氨氮，对甲烷菌产生抑制作用，降低反应动力学常数[12]。pH值反应了微生物种类的组成，控制系统的pH值偏低有利于产氢产乙酸阶段氢气的形成，pH值偏高则有助于甲烷菌的生长繁殖。发酵原料的总固体浓度越高，越容易造成挥发酸等中间产物的堆积，影响甲烷菌的生长繁殖，使厌氧消化受阻；物料浓度过低时，单位体积含有的有机质偏少，导致沼气产量减少，因此发酵原料必须保持一定的总固体浓度[13]。大量研究表明，适合微生物降解的有机物碳氮比（CN）为25左右，碳偏高会延长有机物分解时间并降低有机碳转化效率；氮偏高则会导致发酵系统内铵盐的大量积累，从而抑制甲烷菌繁殖，影响消化进程[14]。加入添加剂是解决厌氧发酵过程中原料转化率不高、消化时间长以及易酸化等问题的一种简单高效的方法，利用添加剂对发酵体系的pH值和有机物分解率进行调节，可以保证反应过程的稳定性及沼气产率[15]。厌氧发酵工艺参数备选方案如表2所示。