一种大规模污泥驯化促进同型产乙酸过程合成碳源的方法技术

本发明专利技术提供了一种大规模污泥驯化促进同型产乙酸过程合成碳源的方法，包括以下步骤：以污水厂厌氧污泥为原料，通过预处理将污泥中产甲烷菌等非产酸菌种进行抑制，在厌氧发酵罐内进行后期环境控制驯化富集同型产乙酸菌促进合成碳源过程；当环境条件为气压在0

【技术实现步骤摘要】
一种大规模污泥驯化促进同型产乙酸过程合成碳源的方法


[0001]本专利技术涉及微生物发酵技术、环保净化处理
，具体涉及一种通过大规模污泥驯化促进同型产乙酸过程合成碳源的方法。

技术介绍

[0002]厌氧发酵过程主要包含水解酸化、产乙酸、产甲烷三个阶段，最终将废水中有机物转化成甲烷的过程。而在产乙酸阶段，乙酸的产生主要依靠产氢产乙酸菌的作用，另有少量乙酸由同型产乙酸菌种利用CO2和H2合成。
[0003]同型产乙酸菌是一类既能利用多种有机底物异养生长，又能利用CO2和H2或者CO自养生存的厌氧微生物，具有较强的生态环境适应能力。在厌氧条件下，同型产乙酸菌能通过乙酰辅酶A途径将不同底物转换成乙酸、丙酸、乙醇等有机物。而上述有机物主要为易降解有机物，能够在反硝化过程中作为补充碳源投加，满足反硝化的C/N比需求，保证反应的顺利进行。但是在传统厌氧发酵过程中，系统内氢分压较低，同型产乙酸过程受到明显限制，仅作为耗氢途径，保持系统内的氢平衡。
[0004]在“碳达峰、碳中和”的战略背景下，同型产乙酸菌由于其吸收CO2进行自养生产的能力而备受关注。现有技术中，如申请公开号为CN201410467411.1的一种富集同型产乙酸菌污泥厌氧高效产乙酸工艺，其需要配合糖蜜废水最为底物，并通过初始pH值的调整来抑制产甲烷菌活性、提高产氢产乙酸菌和同型产乙酸菌活性。然而，现阶段的研究仍主要面向纯菌种的培养或实验室规模的研究，且存在培养困难、成本高昂等问题，不利于工程化应用。因此，亟需一种适用于大规模厌氧污泥富集培养同型产乙酸菌的方法。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的缺陷与不足，本专利技术的目的是提出一种通过大规模污泥驯化促进同型产乙酸过程合成碳源的方法。该方法在前期通过对产甲烷菌的抑制促进同型产乙酸过程，且通过后期pH的逐级调控即可实现同型产乙酸菌的富集并连续合成产出碳源。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种大规模污泥驯化促进同型产乙酸过程合成碳源的方法，包括以下步骤：
[0008]1)以污水厂厌氧污泥为原料，对其进行清水冲洗，并通过预处理将污泥中产甲烷菌等非产酸菌种进行抑制；
[0009]2)将1)所得厌氧污泥放置于发酵罐中，向发酵罐内通入氢气和二氧化碳混合气，并在25℃
‑
50℃条件下持续发酵；在发酵过程中控制pH保持稳定，pH稳定值在4.5
‑
7.0之间，初始序批控制pH为7.0；
[0010]3)在序批7
‑
30天后将2)所用污泥取出，分离得到含有碳源的水溶液和富集有同型产乙酸菌的污泥；
[0011]4)污泥可重新进行2)和3)步骤，其中稳定pH比上一序批下降0.5，直至稳定pH＝4.5后保持稳定，以避免后续甲烷菌的复苏，即可保证系统在无需其他处理条件下抑制甲烷
生成并保持系统稳定产出碳源。
[0012]本专利技术所述方案中，步骤1)所述厌氧污泥为厌氧颗粒污泥或厌氧絮状污泥中的任意一种。
[0013]本专利技术进一步优选方案中，所述污泥是厌氧絮状污泥；污泥浓度在5
‑
60gMLSS/L之间。
[0014]本专利技术所述方案中，步骤1)所述预处理方式为105℃热处理、pH＝3.0下酸处理、pH＝11下碱处理以及0
‑
100mM/L BES处理其中的一种或几种，其中优选的预处理方式为pH＝3.0下酸处理、0
‑
100mM/LBES处理和pH＝3.0下协同0
‑
100mM/L BES处理，其中最优选方式为pH＝3.0下添加0
‑
100mM/L BES处理。
[0015]本专利技术更优选的方案中，所述处理时间为0
‑
72h，其中优选处理时间为24
‑
48h。
[0016]本专利技术所述方案中，所述BES处理时BES添加量为0
‑
100mM/L，优选条件为50mM/L；pH＝3.0下协同BES处理时BES添加量为0
‑
100mM/L，优选条件为25mM/L。
[0017]本专利技术所述方案中，步骤2)所述的发酵环境为厌氧发酵环境，厌氧气氛为氢气与二氧化碳的混合气氛，并保持气压在0
‑
2bar之间。
[0018]本专利技术所述方案中，所述气氛中H2:CO2＝8:1～1:1(v:v)之间，优选为H2:CO2＝4:1。
[0019]本专利技术所述方案中，步骤2)所述发酵过程中控制环境温度在25℃
‑
50℃之间，优选温度为37℃。
[0020]本专利技术所述方案中，步骤3)所述的序批时间为7
‑
30天，其中优选序批时间为15天。
[0021]本专利技术所述方案中，步骤3)所述泥水分离方式为离心、自然沉降、压滤和抽滤中的一种或几种。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023](1)通过厌氧污泥的驯化培养，解决了纯菌种培养操作难度大、成本高昂的问题。
[0024](2)通过后期pH的调控进行低pH耐受型同型产乙酸菌的定向富集，实现甲烷的长期抑制，避免抑制剂、热处理等抑制手段的重复使用，降低了装置的运行成本，实现连续培养。
[0025](3)利用培养污泥进行纯自养过程，实现CO2的回收和资源化利用，为污水处理厂实现减碳目标提供新的思路。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本专利技术做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本专利技术，但并不用来限定本专利技术的实施范围。
[0027]实施例1
[0028]将20g/L厌氧颗粒污泥用清水清洗3次后在105℃下进行预处理12h。随后将污泥置于发酵罐内，通入H2和CO2的混合气至2bar，气体比例为H2:CO2＝8:1，并保持在25℃、pH＝7.0
‑
4.5条件下进行培养，序批周期为15天，通过自然沉降方式进行泥水分离。
[0029]最终在pH＝4.5条件下富集得到的污泥产COD速率为15.3mgCOD/L/h左右，且经过90天反应仍未有甲烷生成。
[0030]实施例2
[0031]将5g/L厌氧絮状污泥用清水清洗3次后在pH＝3.0下进行预处理48h。随后将污泥置于发酵罐内，通入H2和CO2的混合气至3bar，气体比例为H2:CO2＝1:1，并保持在50℃、pH＝7.0
‑
4.5条件下进行培养，序批周期为12天，通过压滤方式进行泥水分离。
[0032]最终在pH＝4.5条件下富集得到的污泥产COD速率为14.5mgCOD/L/h左右，且经过90天反应仍未有甲烷生成。
[0033]实施例3
[0034]将10g/L厌氧絮状污泥用清水清洗3次后在pH＝11.0下进行预处理72h。随后将污泥置于发酵罐内，通入H2和CO2的混合气至1bar，气体比例为H2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模污泥驯化促进同型产乙酸过程合成碳源的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以污水厂厌氧污泥为原料，对其进行清水冲洗，并通过预处理将污泥中产甲烷菌等非产酸菌种进行抑制；2)将1)所得厌氧污泥放置于发酵罐中，向发酵罐内通入氢气和二氧化碳混合气，并在25℃
‑
50℃条件下持续发酵；在发酵过程中控制pH保持稳定，pH稳定值在4.5
‑
7.0之间，初始序批控制pH为7.0；3)在序批7
‑
30天后将2)所用污泥取出，分离得到含有碳源的水溶液和富集有同型产乙酸菌的污泥；4)污泥可重新进行2)和3)步骤，其中稳定pH比上一序批下降0.5，直至稳定pH＝4.5后保持稳定，即可保证系统在无需其他处理条件下抑制甲烷生成并保持系统稳定产出碳源。2.根据权利要求1所述的一种大规模污泥驯化促进同型产乙酸过程合成碳源的方法，其特征在于，步骤1)所述厌氧污泥为厌氧颗粒污泥或厌氧絮状污泥中的任意一种；优选的所述污泥是厌氧絮状污泥；污泥浓度在5
‑
60gMLSS/L之间。3.根据权利要求1所述的一种大规模污泥驯化促进同型产乙酸过程合成碳源的方法，其特征在于，步骤1)所述预处理方式为105℃热处理、pH＝3.0下酸处理、pH＝11下碱处理以及0
‑
100mM/L BES处理其中的一种或几种，其中优选的预处理方式为pH＝3.0下酸处理、0
‑
100mM/L BES处理和pH＝3.0下协同0
‑
100mM/L BES处理，其中最优选方式为pH＝3.0下添加0
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭慧，钟丁磊，姚海勇，李婷，凌明，
申请(专利权)人：浙江巨能环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：