一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法技术

本发明专利技术属于环境保护技术领域，涉及一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法，包含以下步骤：（1）将厨余垃圾、浓缩污泥混合，加入到厌氧水解发酵罐中厌氧发酵，然后将混合物离心分离，取出上清液待用；（2）激活并富集丙酸杆菌种子液；（3）将步骤（1）得到的上清液灭菌，接入步骤（2）得到的丙酸杆菌种子液中，在厌氧发酵罐中发酵产丙酸；（4）发酵结束后，将发酵混合物离心，得到富含丙酸的发酵上清液。本发明专利技术污泥与厨余垃圾在弱碱性条件下进行第一阶段发酵，有利于微生物胞外酶水解糖、蛋白质、脂肪等大分子有机物；发酵上清液中丙酸含量为上清液中总酸的3.56~9.95gCOD/L。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境保护
，涉及。
技术介绍
当前，水体富营养化日益严重，控制污水中的氮和磷的量是国际上防止水体富营养化的一个重要策略。应用生物除磷脱氮技术可有效降低污水中的磷和氮的含量，而废水中的挥发性脂肪酸可为生物除磷脱氮提供所需碳源，有报道(见Water Science andTechnology, 1992，25，185-194)称生物法处理Img磷需要6 9mg短链脂肪酸(SCFAs)。但是，我国许多南方城市污水厂的进水中溶解性COD (包含SCFAs，特别是乙酸和丙酸)含量不足，难以满足高效生物除磷脱氮的需要。为此，一些研究者研究了在间歇反应器中对污水厂产生的污泥(包括初沉污泥和剩余污泥)进行厌氧发酵制备短链脂肪酸的研究(见中国专利技术专利 200510110451. I !Environmental Science and Technology,2006，40:2025-2029)。另据文献报道(见Water Research, 2004, 38:27-36 ；Bioresource Technology,2008，99:4400-4407),在保持污水总COD浓度不变的前提下，增加污水进水的丙酸/乙酸比从，可以显著提高氮和磷的去除效果。这表明，增加污水的丙酸含量比增加乙酸的浓度更有利于污水生物除磷脱氮效果的提高。在以往的研究过程中已经发现，通过向污泥发酵产酸系统中加入碳水化合物或厨余垃圾，可以提高污泥产酸液中的丙酸含量(中国专利技术专利200810035585. 5 ；Environmental Science and Technology, 2009，43 (12) : 4373-4380)。但是，丙酸的含量较低，只有不到50%。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包含以下步骤(I)预发酵浓缩污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；将厨余垃圾、浓缩污泥混合，加入到厌氧水解发酵罐中厌氧发酵，然后将混合物离心分离，取出上清液待用；(2)激活并富集丙酸杆菌种子液；(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)得到的上清液灭菌，接入步骤(2)得到的丙酸杆菌种子液中，在厌氧发酵罐中发酵产丙酸；(4)发酵结束后，将发酵混合物离心，得到富含丙酸的发酵上清液。所述的步骤(I)中，浓缩污泥的含水率为98%_99%，总悬浮固体浓度(TS)为10-20g/L(VS/TS=0. 71 ±0. 08)，优选为15g/L (其中VS是有机物质，TS是总悬浮物质，VS/TS是表征混合物的有机含量)。所述的厨余垃圾为剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等废物后，经粉碎、过10目筛，获得C/N为16-20的浓缩厨余垃圾；加入自来水使含水率为80% ;厨余垃圾主要组分为米饭，肉类、油类为辅，蔬菜类较少(可忽略)，其中，米饭、肉类、油类的干重比为(3 10):(O. 5^5) : ((Γ2);优选米饭，肉类、油类的干重比为7:2:1。所述的步骤(I)中，浓缩污泥与厨余垃圾按干重比(O. 3、. 08) :1进行混合，加入自来水稀释后的总化学需氧量(TCOD)为20-40g C0D/L，优选浓缩污泥与厨余垃圾按干重比 为 O.18:1。所述的步骤(I)中，厌氧发酵的温度为10 65°C,搅拌速度为60-250rpm,用Ca(OH)2控制发酵的pH为5-12，发酵时间为2_5天；优选发酵温度为25°C，发酵的pH为7，发酵时间为4天。所述的步骤(I)中，离心分离的转速为2000-4000rpm，离心时间为4_6min。所述的步骤(2)中，将丙酸杆菌(SICC1.256)从斜面上激活后富集并储存于10%-30%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-50至-80°C ;每次按照接种量5-15%接种至富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2,于温度30°C富集2-4天后待用，优选富集3天。所述的步骤(3)中，将步骤(I)得到的上清液移在110 130°C、0. 06 O. 16MPa下灭菌10 40min ;冷却至室温,调节pH 6-8后加入到厌氧产酸发酵罐中，按5% 15%接种量在上清液中接入丙酸杆菌进行搅拌厌氧发酵，该厌氧发酵的时间为:Γ5天，维持ρΗ=5· 5 8. 5 (Ca(OH)2 调节)、温度 25 35。。。所述的步骤(4)中，离心的转速为500-2000rpm，离心时间2_4min。所述的步骤(4)中，发酵上清液中丙酸含量为3. 56、.95gC0D/L。厨余垃圾的种类有很多，对发酵的效果也有影响，米饭的碳水化合物较多，更容易被转化为丙酸，而蛋白质和脂肪的组成也有利于微生物的代谢生长，根据实验结果，这个比例下对产丙酸更有利本专利技术的有益效果是(I)污泥与厨余垃圾在弱碱性条件下进行第一阶段发酵，有利于微生物胞外酶水解糖、蛋白质、脂肪等大分子有机物。(2)第二阶段发酵产生的丙酸含量为总酸的61. 2%-74. 6% (发酵上清液中丙酸含量为上清液中总酸的3. 56、. 95gC0D/L),比文献报道的丙酸含量高很多。附图说明图I是本专利技术实施例中纯菌提高污泥与厨余垃圾混合发酵液丙酸含量的技术示意图。具体实施例方式下面结合实施例及附图进一步说明本专利技术。下列实施例中的厨余垃圾为剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等废物后，经粉碎、过10目筛，获得C/N为16-20的浓缩厨余垃圾。其中米饭、肉类、油类的干重比为(3 10):(O. 5^5) : ((Γ2);优选米饭，肉类、油类的干重比为7:2:1。实施例I如图I所示(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等本实施例中厨余垃圾为剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等废物后，经粉碎、过10目筛，获得C/N为16-20的浓缩厨余垃圾；加入自来水使含水率为80% ;厨余垃圾主要组分为米饭，肉类、油类为辅,米饭，肉类、油类最佳干重比为7:2:1。)0.411^，与0.46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加I. 63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于室温下(25°C)发酵2. 5天，搅拌速度为120rpm并使用Ca(OH)2控制pH为8. 5 ;取出发酵混合物在3000rpm离心5min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于20%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将20ml甘油管按照接种量10%接种至200ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集3天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室 温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca(OH)2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量10%)，厌氧搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法，其特征在于：包含以下步骤：（1）将厨余垃圾、浓缩污泥混合，加入到厌氧水解发酵罐中厌氧发酵，然后将混合物离心分离，取出上清液待用；（2）激活并富集丙酸杆菌种子液；（3）将步骤（1）得到的上清液灭菌，接入步骤（2）得到的丙酸杆菌种子液中，在厌氧发酵罐中发酵产丙酸；（4）发酵结束后，将发酵混合物离心，得到富含丙酸的发酵上清液。

【技术特征摘要】
1.一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法，其特征在于包含以下步骤 (1)将厨余垃圾、浓缩污泥混合，加入到厌氧水解发酵罐中厌氧发酵，然后将混合物离心分离，取出上清液待用； (2)激活并富集丙酸杆菌种子液； (3)将步骤(I)得到的上清液灭菌，接入步骤(2)得到的丙酸杆菌种子液中，在厌氧发酵罐中发酵产丙酸； (4)发酵结束后，将发酵混合物离心，得到富含丙酸的发酵上清液。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中，浓缩污泥的含水率为98%-99%，总悬浮固体浓度为10-20g/L，优选为15g/L。3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的厨余垃圾为剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片废物后，经粉碎、过10目筛，获得C/N为16-20的浓缩厨余垃圾；加入自来水使含水率为80% ;其中，米饭、肉类、油类的干重比为(3 10) : (O. 5 5): ((T2);优选米饭，肉类、油类的干重比为7:2:1。4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中，浓缩污泥与厨余垃圾按干重比(O. 3^0. 08):1进行混合，优选浓缩污泥与厨余垃圾按干重比为O. 18:1，加入自来水稀释后的总化学需氧量为20-40g COD/L。5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中，厌氧发酵的温度为10 65°C，搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈银广，李响，王怀臣，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：