本发明专利技术提供了一种利用剩余污泥生物合成聚羟基脂肪酸酯的方法，涉及聚羟基脂肪酸酯生物合成工艺在短期内恢复稳定性同时快速恢复生产聚羟基脂肪酸酯的方法，具体情况为：当反应器中污泥容积指数(SVI)为250～1000ml/g时，将剩余污泥投加到发生污泥膨胀的富集反应器中，使反应器中微生物的污泥沉降比(SV30)为10～75％，污泥容积指数(SVI)为50～250ml/g。该方法可以在生物反应器发生污泥膨胀时，迅速改善污泥沉降性能，在不改变反应器工艺参数的情况下，可维持反应器的稳定运行和聚羟基脂肪酸酯的持续稳定合成。本发明专利技术公开的利用剩余污泥生物合成聚羟基脂肪酸酯的方法，具有操作简单，经济易行，节能环保的特点，同时具备高效稳定，且易于工程化推广的优势，在好氧生物合成聚羟基脂肪酸酯工艺中具有广泛的应用前景。聚羟基脂肪酸酯工艺中具有广泛的应用前景。聚羟基脂肪酸酯工艺中具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种利用剩余污泥生物合成聚羟基脂肪酸酯的方法
[0001]本专利技术属于生物可降解塑料合成和废物资源化领域，涉及调控聚羟基脂肪酸酯(PHA)混合菌群生产工艺稳定性的方法，即利用剩余污泥迅速改善发生污泥膨胀的PHA生物合成系统的性能，减少因污泥膨胀引起的微生物流失，并且在短期内恢复系统生产PHA的能力。
技术介绍
[0002]塑料制品是社会生活中不可或缺的一部分，其大规模的使用极大便利了人类生活，然而，只有很少量的塑料被回收或被焚烧，北京石油化工学院2020年发布的《中国塑料的环境足迹评估》中，曾报道被填埋或遗弃的塑料总量占全球塑料累积总产量的59％。塑料在全球范围内正快速的积累，由于它难以被自然降解，在物理作用下产生大量的微塑料，严重危害自然生态环境。在人体内检测到微塑料这一新闻报道警示人类，传统塑料所造成的污染不仅危害自然生态中的动植物，最终也会影响到人类的身体健康。此外，据评估报告，塑料工业消耗全球8％的石油。在资源紧缺的时代，生产传统的石油化工塑料已无法满足可持续发展的要求。因此，需要一种易于生产、具有与传统塑料相似的良好性能且可被生物降解的生物塑料来替代传统塑料。聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate,PHA)因其同时具备与传统化工塑料相似的良好性能、生物可降解性且可以由微生物合成等优势而备受关注，在替代传统化工塑料上有较好的发展前景。
[0003]混合菌群生产PHA工艺相对于纯培养生产PHA工艺来说，生产过程不需要严格控菌，操作要求更低，且其底物可以利用废弃物，实现废物资源化，但该工艺的稳定性不高，限制了其在工业上的广泛应用。一般地，混合菌群生产PHA工艺包括以下三个阶段：厌氧产酸、富集PHA合成菌群、生产PHA。大分子有机物质经厌氧产酸过程转化为小分子有机酸，PHA合成菌群利用这些小分子有机酸在体内合成PHA。然而底物中小分子有机酸的大量存在会对微生物的活动产生抑制性效果，尤其是pH值较低时，未解离的酸可以通过被动扩散进入细胞，导致胞内pH值的变化，甚着引起细胞的裂解死亡，进而导致污泥难以沉降；此外，混合菌群生产PHA工艺容易受到例如温度、pH值、溶解氧以及底物组成成分等外界因素波动的影响，运行时间长容易发生好氧活性污泥膨胀，进而导致微生物的严重流失，PHA生产效率严重下降的同时，还会影响后续流程的处理。
[0004]常见的处理好氧活性污泥膨胀的方法包括物理手段和化学手段。物理方法包括调控温度、pH、溶解氧等工艺参数，但是该法操作起来耗时长，见效慢；化学方法一般是指投加化学药品以杀死丝状菌，或是投加絮凝剂等改善污泥的沉降性能，一般用于应急处理，见效快，但是成本高，且容易造成二次污染或是影响混合菌群合成PHA的效果。因此，急需寻找一种可以快速改善污泥沉降性能同时短期内恢复系统产PHA性能的方法。
[0005]城镇污水处理厂每天都会产生大量剩余污泥，国家“水十条”明确指出污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置，现有的处理处置方法主要包括卫生填埋、高温堆肥、焚烧等，这些传统技术因有着能耗高、处理效率低、对环境造成二次污染
等缺点而限制了其推广应用。本专利技术开发的一种利用剩余污泥污泥生物合成聚羟基脂肪酸酯的方法，不仅可以改善聚羟基脂肪酸酯生物合成过程污泥沉降性能，维持生物反应器稳定合成聚羟基脂肪酸酯，还可以实现剩余污泥的经济有效处置，对于固体废物的资源化利用和聚羟基脂肪酸酯的稳定合成具有重要意义。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种利用剩余污泥快速改善好氧活性污泥沉降性能，降低由于污泥流失带来的负面影响，同时在短期内快速恢复系统产PHA性能的方法，该法操作简单，不需要调控其他工艺参数；绿色经济，无二次污染且可实现废物资源化；易于工程化推广，成本低。
[0007]本专利技术提供了一种利用剩余污泥生物合成聚羟基脂肪酸酯的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1)检测反应器运行期间污泥沉降比(SV
30
)，混合液悬浮固体浓度(MLSS)和污泥容积指数(SVI)；
[0009]步骤2)在反应器明显发生污泥膨胀的情况下，将剩余污泥投加到混合菌群合成聚羟基脂肪酸酯的反应器中，在反应器重新运行前无基质曝气；
[0010]步骤3)向失稳的富集反应器中投加剩余污泥后，检测不同循环周期混合菌群合成聚羟基脂肪酸酯的产量。
[0011]优选的，步骤2)所述反应器明显发生污泥膨胀的判定方法为：
①
SVI值为250～1000ml/g，MLSS为500～3000mg/L，则投加剩余污泥，
②
SVI值为50～250ml/g，且MLSS值为3000～5000mg/L，则无需干扰反应器的正常运行。
[0012]优选的，步骤2)所述剩余污泥的投加浓度为10
±
3g/L，投加比例为30～90％，剩余污泥在投加前需过35
‑
40目的筛网，以去除大颗粒杂质，投加剩余污泥前要先排出反应器内同比例的膨胀污泥，反应器处于有机负荷2000
‑
5000mg COD/L/d运行，在25
‑
30℃条件下，持续曝气，运行周期为11～12h，污泥停留时间SRT为5
‑
10d，底物碳源为混合小分子有机酸，包括乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸和正己酸，有机酸负荷为3000～4000mg COD/L。
[0013]优选的，步骤2)所述无基质曝气时间为12～24h。
[0014]优选的，步骤3)所述的检测聚羟基脂肪酸酯产量所取样品取自每个循环周期末。
[0015]有益效果
[0016]本专利技术与现有恢复措施相比，具有以下优点：
[0017](1)本专利技术提供的改善污泥膨胀的方法属于物理手段，但是见效快且操作简便，经济环保且不会造成二次污染；
[0018](2)本专利技术可以在投加剩余污泥后迅速改善好氧活性污泥的沉降性能，有效地抑制了污泥的流失，降低了因系统失去稳定性所带来的生物量减少和PHA产量降低，减少了工艺运行中的经济损失；
[0019](3)本专利技术采用的物质为剩余污泥，多见于污水处理厂的二沉池，量大且廉价易得，而且剩余污泥的妥善处理也是一个亟待解决的问题，本专利技术可以在改善好氧活性污泥膨胀问题的同时实现剩余污泥的绿色高效处理；
[0020](4)本专利技术提供的方法除改善污泥沉降性能外，还可以实现在短期内系统的产PHA
性能恢复到较好的水平，在工艺操作上具有连贯性，可以有效实现废物的资源化，此外，将富集过程和PHA生产过程合并为一个工艺，简化了操作流程，降低了运行成本。
附图说明
[0021]图1为本专利技术调控污泥沉降性能的流程图；
[0022]图2为本专利技术实施案例一的运行效果图，反映了污泥SVI值的变化；
[0023]图3为本专利技术实施案例一的运行效果图，反映了污泥PHA产量的变化；
[0024]图4为本专利技术实施案例二的运行效果图，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用剩余污泥生物合成聚羟基脂肪酸酯的方法，包括以下步骤：步骤1)检测反应器运行期间污泥沉降比(SV
30
)，混合液悬浮固体浓度(MLSS)和污泥容积指数(SVI)；步骤2)在反应器明显发生污泥膨胀的情况下，将剩余污泥投加到混合菌群合成聚羟基脂肪酸酯的反应器中，在反应器重新运行前无基质曝气；步骤3)向失稳的富集反应器中投加剩余污泥后，检测不同循环周期混合菌群合成聚羟基脂肪酸酯的产量。2.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥生物合成聚羟基脂肪酸酯的方法，其特征在于：步骤2)所述反应器明显发生污泥膨胀的判定方法为：
①
SVI值为250～1000ml/g，MLSS为500～3000mg/L，则投加剩余污泥，
②
SVI值为50～250ml/g，且MLSS值为3000～5000mg/L，则无需干扰反应器的正常运行。3.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥生物合成聚羟基脂肪酸酯的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨春平，张姿颖，邬鑫，林燕，牛秋雅，聂文凯，黄之微，李成蹊，罗云，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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