一种利用碳水化合物垃圾生产2,3-丁二醇的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用碳水化合物垃圾生产2,3‑丁二醇的方法，包括如下步骤：S1、获取含有溶解性蛋白质SPN的污泥，用微波对污泥进行消解预处理，处理条件为：经过15min升温到100℃，然后保持0‑20min；S2、将碳水化合物垃圾和预处理后的污泥按不同质量比进行混合，并将其置于反应容器中，加水使底物质量浓度为2％‑5％，在35℃恒温条件下进行搅拌反应，每隔12h对反应容器内的反应物进行PH调节，使PH＝6。本发明专利技术通过添加污泥促进碳水化合物垃圾产2,3‑丁二醇，从而解决环境中有机固废问题，进行资源化利用。

A method of producing 2,3-butanediol from carbohydrate waste

【技术实现步骤摘要】
一种利用碳水化合物垃圾生产2,3-丁二醇的方法
本专利技术属于生物工程中发酵
，尤其涉及一种利用碳水化合物垃圾生产2,3-丁二醇的方法。
技术介绍
2,3-丁二醇是一种极具价值的化工原料和液体燃料，广泛应用于化工、食品、燃料及航空航天领域；用化学合成法生产2,3-丁二醇，过程繁琐，成本高，并且地球上化石资源日益短缺，石油资源供应不稳定，因此难以实现大规模生产。用生物发酵法生产2,3-丁二醇，是一种极具前景的成产方式，使用可再生的生物质资源为原料，受到世界各国的关注。生物发酵法可使用的原料由碳源和氮源两部分组成。开发利用廉价底物的生产方式，可以大幅度降低生产成本。随着污水处理厂中活性污泥法的普遍使用，剩余污泥量逐年增高，已成为我国城市化进程中一大负担。剩余污泥中蛋白质含量丰富，可以作为氮源。随着经济社会的快速发展和人民生活水平的日益提高，生活垃圾的量也随之攀升。生活垃圾种类很多，其中属于可生物利用的部分无非由蛋白质、碳水化合物、油脂三部分组成。这两种物质都是环境中急需处理的有机固体废物。因此，基于这些问题，提供一种通过添加污泥促进碳水化合物垃圾产2,3-丁二醇，从而解决环境中有机固废问题，进行资源化利用，具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过添加污泥促进碳水化合物垃圾产2,3-丁二醇，从而解决环境中有机固废问题，进行资源化利用。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种利用碳水化合物垃圾生产2,3-丁二醇的方法，包括如下步骤：S1、获取含有溶解性蛋白质SPN的污泥，用微波对污泥进行消解预处理，处理条件为：经过15min升温到100℃，然后保持0-20in；S2、将碳水化合物垃圾和预处理后的污泥按不同质量比进行混合，并将其置于反应容器中，加水使底物质量浓度为2％-5％，在35℃恒温条件下进行搅拌反应，每隔12h对反应容器内的反应物进行PH调节，使PH＝6。进一步的，所述碳水化合物垃圾与预处理后的污泥质量比例为1-11:1。进一步的，所述步骤S2反应过程中以150r/min条件进行反应。进一步的，所述碳水化合物垃圾可以采用碳水化合物生活垃圾。进一步的，所述碳水化合物生活垃圾采用土豆类碳水化合物生活垃圾。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术利用污泥和碳水化合物垃圾来生产2,3-丁二醇，可以大幅度降低2,3-丁二醇的生产成本；并且，相对于研究中使用这些底物来生产乙酸、乙醇，生产2,3-丁二醇的价值要远远高于它们；2、本专利技术微波消解处理污泥，可使污泥中SPN浓度快速增加，作为氮源；并且，当土豆与消解污泥质量比例为8：1时，2,3-丁二醇产量是单独土豆组的6.9倍；本方法能将环境中有机固废减量化、稳定化的同时产生有高附加值的产品。附图说明以下将结合附图和实施例来对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本专利技术范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。图1为本专利技术实施例提供的微波消解预处理对污泥中SPN浓度的影响示意图；图2为本专利技术实施例提供的改变碳水化合物垃圾和预处理后的污泥混合比例对发酵产2,3-丁二醇的影响示意图；其中，图1中，横坐标中：1表示对污泥不做预处理；2表示升温到100℃；3表示升温到100℃，然后保持5min；4表示升温到100℃，然后保持15min；5表示升温到100℃，然后保持30min；具体实施方式首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本专利技术的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本专利技术形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本专利技术的更多其他实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面就结合图1至图2来具体说明本专利技术。图1为本专利技术实施例提供的微波消解预处理对污泥中SPN浓度的影响示意图；图2为本专利技术实施例提供的改变碳水化合物垃圾和预处理后的污泥混合比例对发酵产2,3-丁二醇的影响示意图；如图1～2所示，本实施例提供的一种利用碳水化合物垃圾生产2,3-丁二醇的方法，包括如下步骤：获取含有溶解性蛋白质SPN的污泥，本实施例中采用天津市污水处理厂二沉池，用微波对污泥进行消解预处理，处理条件为：经过15min升温到100℃，然后保持15min，如图1所示，经过条件2、3、4、5的处理，SPN浓度分别是不处理组1的28.4、31.2、36.8、37.6倍，说明用微波对污泥进行预处理，可以使SPN浓度大幅度提高，能够作为氮源物质；将碳水化合物垃圾和预处理后的污泥按不同质量比进行混合，在本实施例中，碳水化合物垃圾采用生活垃圾土豆，将混合后的生活垃圾土豆和预处理后的污泥置于反应容器中，加水使底物质量浓度为2.26％，在35℃恒温条件下进行搅拌反应，每隔12h对反应容器内的反应物进行PH调节，使PH＝6。在本实施例中，调整生活垃圾土豆与预处理后的污泥质量比例为1:1、4:1、8:1、9:1、11:1；并设置单独的生活垃圾土豆对白实验，于1、2、3、5d取发酵上清液10ml，11000r/min条件下离心后经0.45um纤维滤膜过滤，将所得到的滤液用气相色谱的FID检测器进行检测，即可测定其中2,3-丁二醇的含量。生活垃圾土豆：消解污泥为8：1组的产量是单独土豆组的6.9倍，消解污泥中蛋白质起到关键作用。本专利技术将环境中有机固废减量化、稳定化的同时产生有高附加值的产品。以上实施例对本专利技术进行了详细说明，但所述内容仅为本专利技术的较佳实施例，不能被认为用于限定本专利技术的实施范围。凡依本专利技术申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利技术的专利涵盖范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用碳水化合物垃圾生产2,3-丁二醇的方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、获取含有溶解性蛋白质SPN的污泥，用微波对污泥进行消解预处理，处理条件为：经过15min升温到100℃，然后保持0-20in；/nS2、将碳水化合物垃圾和预处理后的污泥按不同质量比进行混合，并将其置于反应容器中，加水使底物质量浓度为2％-5％，在35℃恒温条件下进行搅拌反应，每隔12h对反应容器内的反应物进行PH调节，使PH＝6。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用碳水化合物垃圾生产2,3-丁二醇的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、获取含有溶解性蛋白质SPN的污泥，用微波对污泥进行消解预处理，处理条件为：经过15min升温到100℃，然后保持0-20in；
S2、将碳水化合物垃圾和预处理后的污泥按不同质量比进行混合，并将其置于反应容器中，加水使底物质量浓度为2％-5％，在35℃恒温条件下进行搅拌反应，每隔12h对反应容器内的反应物进行PH调节，使PH＝6。


2.根据权利要求1所述的一种利用碳水化合物垃圾生产2,3-丁二醇的方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑宏英，杨召峰，李琦，乔宏伟，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12