一种污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置及其合成方法。提供一种适用于大规模工业化生产，结构简单，操作方便，造价低廉的污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置以及采用所述污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置，污泥合成产率较高的污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的方法。反应装置设污泥驯化器和合成反应器，污泥驯化器设驯化反应罐和曝气头；合成反应器设恒温水浴槽、合成反应罐、２个微电脑时控器、曝气头和搅拌器。取活性污泥投入驯化反应罐，按进水、好氧曝气、排泥、沉淀、出水为一驯化周期连续驯化得驯化稳定的污泥，放入合成反应罐，以乙酸为碳源，调ｐＨ，按曝气、停曝、搅拌的循环间歇曝气方式累积ＰＨＡｓ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生物可降解材料聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的合成方法，尤其是涉及一种利用剩余活性污泥生物合成聚羟基脂肪酸酯的方法。
技术介绍
采用微生物生产可降解塑料聚羟基脂肪酸酯(PHAs)自1970年的石油危机和环保运动开展后就受到广泛的重视。PHAs因其具有生物相容性和生物可降解性的独特理化性质，在医药、组织工程、塑料制品和压电制品等领域有着广泛的应用前景。目前，对生物合成PHAs的研究已成为热门课题，一些国家已进行了细菌发酵PHAs的工业化生产。尽管目前国内外对纯菌发酵方法的研究较为充分，工艺技术也较为成熟，但生产成本高，与传统的塑料相比价格高出3 5倍，而且一直不能得到大规模的工业应用。剩余污泥中的许多细菌能在营养物质不平衡的生长条件下吸收有机物累积PHAs，其丰富的混合菌群对合成PHAs的工艺条件要求不高,是低成本生产PHAs的有效途径。如Satoh等(Water Science andTechnology, 1998，38，103-109)报道了利用剩余污泥，在微需氧一好氧的工艺条件下，PHAs的累积量较高，可达污泥混合液悬浮固体浓度(MLSS)的62%，但累积时间较长，为30h，而且微需氧的工艺条件十分难控制，对实现工业化造成了一定的影响。公开号为CN101235400的专利技术专利申请公开一种以活性污泥为原料，利用基因工程菌生产PHAs的方法，该方法以污泥水解酸化所产生的挥发性脂肪酸为碳源，利用基因工程菌进行PHAs的合成，能达到污泥减量化的目的，在累积60h后，PHAs的含量可占细胞干重的65% ;但该方法属于纯菌发酵(据相关文献报道，纯菌发酵合成PHAs的含量可占细胞干重90%以上)，相对来说累积量不高，且累积时间较长。公开号为CN1786147的专利技术专利申请公开一种采用回注少量土著PHAs高产合成菌，利用自制污泥驯化装置，在25°C下，采用2h厌氧，4h好氧，包括排水换水每个驯化循环8h的驯化方式，“规制”驯化初期活性污泥的驯化方向，每天实施3个循环，整个驯化周期为10天，促使活性污泥中PHAs合成菌成为优势菌群，提高活性污泥合成PHAs产率；在温度为30°C，累积48h后能够有效地提高活性污泥合成PHAs产率的51. 9%，但该方法污泥驯化条件复杂，而且PHAs累积时间较长。蔡萌萌等(Bioresource Technology,2009，100，1399-1405)报道了利用剩余污泥产生的挥发性脂肪酸为碳源合成PHAs，污泥未经驯化，在室温下，搅拌速度为250r/min，曝气量为1L/Lmin，不控制pH值的条件下，PHAs累积量占细胞干重的56. 5% ;该法以污泥产生的脂肪酸为碳源，可以降低PHAs合成成本，但PHAs累积量不高,而且前期产酸过程操作比较复杂。陈红等(Biomass andBioenergy, 2009,33,721-727)报道了利用剩余污泥合成PHAs的条件优化，采用好氧瞬时供料法，在初始pH值为9.0、C N为60 I、磁场强度为IlmT条件下，PHAs累积量占细胞干重49. 5%，但其驯化时间长达两个月，且PHAs累积量较低。尽管上述专利、文献对污泥合成聚羟基脂肪酸酯的工艺进行了探讨和研究，但目前利用污泥合成聚羟基脂肪酸酯的产率及累积时间都达不到工业化要求。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种适用于大规模工业化生产，结构简单，操作方便，造价低廉的污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置。本专利技术的另一目的是提供一种采用所述污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置，污泥合成产率较高的污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的方法。本专利技术所述污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置包括污泥驯化器和合成反应器。所述污泥驯化器设有驯化反应罐和驯化反应曝气头，驯化反应曝气头置于驯化反应罐的底部，驯化反应曝气头的进气口通过连接管与设于驯化反应罐外部的转子流量计及空气压缩机连接，驯化反应曝气头的曝气量由转子流量计控制，驯化反应罐的罐壁上设有至少I个用于排水排泥的排泥口；合成反应器设有恒温水浴槽、合成反应罐、2个微电脑时控器、合成反应曝气头和搅拌器，合成反应罐置于恒温水浴槽内，合成反应曝气头和搅拌器置于合成反应罐底部，合成反应曝气头的进气口通过连接管与设于外部的转子流量计及空气压缩机连接，2个微电脑时控器分别与搅拌器和空气压缩机连接，用于控制曝气与搅拌的时间。所述污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的方法包括以下步骤I)取活性污泥投入污泥驯化器的驯化反应罐中，控制曝气量I 3L/L/min，按进水一好氧曝气一排泥一沉淀一出水为I个驯化周期进行驯化，连续驯化10 15个周期，得到驯化稳定的污泥；2)取驯化稳定的污泥于合成反应器的合成反应罐中，以乙酸为碳源，调pH值为5. 0 11. 0，按曝气一停曝一搅拌的循环间歇曝气方式累积PHAs 6 18h，得聚羟基脂肪酸酯。在步骤I)中，所述活性污泥的污泥浓度(MLSS)最好为I 4g/L，所述取活性污泥投入污泥驯化器的驯化反应罐中，最好调节pH 5. 0 9. 0 ;所述I个驯化周期最好为20 24h,所述好氧曝气的时间最好为19 23h,所述沉淀的时间最好为20 30min,排上清液；所述水最好为培养基溶液，每IL培养基溶液中的成分及在驯化反应体系中的浓度为=CH3COOHO. 4 I. 2mg/L, KCl 117 351mg/L, K2HPO4 3H20 75 225mg/L, NH4Cl 97 291mg/L, MgS0475 225mg/L, CaCl227 81mg/L, FeCl3 6H20 5 15mg/L，蛋白胨 167 501mg/L，酵母膏62 186mg/L ;所述排泥为排出生长的污泥，以控制驯化反应罐中的污泥浓度不变。在步骤2)中，所述合成反应罐中的温度最好为20 35°C ;所述曝气的过程最好为曝气15 60min,停曝15 60min,停曝时开启机械搅拌，所述曝气的曝气量最好为I 3L/L/min ;所述搅拌的速度最好为200 500r/min ;所述乙酸在合成反应体系中的体积比浓度最好为2. 5 6. OmL/L。由于本专利技术采用污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置，将污泥驯化和污泥合成PHAs结合起来，因此所需设备的结构简单，操作方便，造价低廉。另外，污泥驯化过程条件简单，容易控制，PHAs合成过程累积时间短，PHAs的产率高达67.0% (PHAs/MLSS)，适用于PHAs的大规模工业化生产。附图说明图I为本专利技术实施例泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置的污泥驯化器的结构示意图。图2为本专利技术实施例泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置的合成反应器的结构示意图。具体实施方式以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例I本专利技术所述污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置包括污泥驯化器和合成反应器。所述污泥驯化器设有驯化反应罐3和驯化反应曝气头4，驯化反应曝气头4置于驯化反应罐3的底部，驯化反应曝气头4的进气口通过连接管与设于驯化反应罐3外部的转子流量计2及空气压缩机I连接，驯化反应曝气头4的曝气量由转子流量计2控制，驯化反应罐3的总容积为6L，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种污泥驯化及污泥合成聚羟基脂肪酸酯的反应装置，其特征在于包括污泥驯化器和合成反应器； 所述污泥驯化器设有驯化反应罐和驯化反应曝气头，驯化反应曝气头置于驯化反应罐的底部，驯化反应曝气头的进气口通过连接管与设于驯化反应罐外部的转子流量计及空气压缩机连接，驯化反应曝气头的曝气量由转子流量计控制，驯化反应罐的罐壁上设有至少１个用于排水排泥的排泥口； 合成反应器设有恒温水浴槽、合成反应罐、２个微电脑时控器、合成反应曝气头和搅拌器，合成反应罐置于恒温水浴槽内，合成反应曝气头和搅拌器置于合成反应罐底部，合成反应曝气头的进气口通过连接管与设于外部的转子流量计及空气压缩机连接，２个微电脑时控器分别与搅拌器和空气压缩机连接，用于控制曝气与搅拌的时间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李清彪，刘正贵，王远鹏，何宁，王海涛，孙道华，王婧，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]
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