近年来,随着社会快速发展,与此同时人们在物质文化等方面有了更高的认识和提高,在环境治理等问题上也更加地注重经济效应和生态效应的结合。餐厨垃圾是社会发展产生的副产物,其产量与日俱增,对社会生产和人民健康产生巨大的影响。餐厨垃圾具有丰富的营养成分,尤其含有蛋白质类,纤维素类,油脂类,淀粉类等物质,将其进行资源化处理已经成为当今研究的焦点。餐厨垃圾厌氧微生物发酵制乙醇技术具有较高的应用潜力,因为其具有较高的有机负荷承受能力及工艺简单等优点,更为重要的是在处理废弃物餐厨垃圾的同时也回收了其生物质能源。可以预见利用微生物发酵餐厨垃圾生产乙醇是今后大规模处理餐厨垃圾的一个主要方向。本研究利用实验室保存的乙醇菌群和纤维素分解菌群发酵餐厨垃圾生产乙醇,从发酵工艺优化、底物的消耗、产物变化、菌体生长等方面研究混菌发酵餐厨垃圾制乙醇体系,总结动力学规律,得到餐厨垃圾乙醇发酵动力学模型。结果如下:(1)通过测定乙醇浓度、乙醇日产浓度及纤维素酶活,纤维素分解菌群和乙醇菌在餐厨垃圾中的共发酵培养最佳方式确定为:在不灭菌条件下,先加纤维素分解菌群发酵24 h后再加乙醇菌发酵餐厨垃圾的乙醇含量在发酵7 d后达到了最大值6.54%(v/v),同时乙醇日产浓度呈增加趋势,在发酵10 d的过程中半纤维素酶活始终≥33.12 U/mL,纤维素酶活也始终≥1.5 U/mL。灭菌条件下的同时添加纤维素分解菌群和乙醇菌群的餐厨垃圾共培养发酵方式的乙醇含量在发酵7 d后达到了 6.81%(v/v),乙醇日产浓度也相对比较高且比较稳定,发酵10 d,纤维素酶活在整个发酵过程中≧1.32 U/mL,半纤维素酶活≧20.44 U/mL,且在第7d达到了最大值35.69U/mL。(2)不灭菌条件下的先加纤维素分解菌群24 h后加乙醇菌发酵餐厨垃圾的菌体生长模型、产物生成动力学模型、底物消耗的动力学模型方程分别为X(t)=4.32e0.141t/4.93+0.76e0.141t P(t)=11.34(4.32e0.141t/4.93+0.76e0.141t-0.76)S(t)=134-(4.32e0.141t/7.93+0.76e0.141t)-12.1ln(4.93+0.76e0.141t/5.69)式中X(t)为t时刻的菌体浓度,P(t)为t时刻的产物(乙醇)浓度,S(t)为t时刻的底物(糖类)浓度,t为时间(下同)。(3)灭菌条件下同时添加纤维素解菌群和乙醇菌发酵餐厨垃圾的菌体生长模型、产物生成动力学模型、底物消耗的动力学模型方程分别为X(t)=7.46e0.123t/4.9+1.22e0.123t P(t)=18.53(7.46e0.123t/4.9+1.22e0.123t-1.22)S(t)-150=(7.46e0.123t/4.9-1.22e0.123t)12.48ln(4.9-1.22e0.123t/6.12)