[發(fā)明專利]一種剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910182404.6
• 申請日: 2009-09-14
• 公開（公告）號: CN101665810A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃天寅;陳銀廣;黃勇
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技學(xué)院
• 主分類號: C12P7/54
• 分類號: C12P7/54;C12P7/52;C12P7/40
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，屬于有機固體廢棄物資源化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

廢水的好氧生物處理中一個亟需解決的問題是大量剩余污泥的產(chǎn)生，隨著污水處理廠在各主要城市相繼建成并投入運行，剩余污泥的產(chǎn)量大大增加，如果處理不當(dāng)，會引起一系列的環(huán)境問題和社會問題。目前，國內(nèi)處理剩余污泥的方法主要采用濃縮、消化、脫水、干化等工藝處理后有效利用(主要為農(nóng)用)、填埋及焚燒等方法處置，或是采用其中某幾種方法組合處理，即其主要方法是減量化處理后回到環(huán)境中去，而不是資源化利用，因而經(jīng)濟效益較低。

另一方面，由于可持續(xù)發(fā)展的社會需求和政府的政策扶持，當(dāng)今固體廢物處理的重心已從污染控制轉(zhuǎn)向資源開發(fā)。應(yīng)用生物技術(shù)策略將有機廢物轉(zhuǎn)化為生物能源和生物化學(xué)品業(yè)已成為目前有機固體廢物處置的熱點。在生物轉(zhuǎn)化過程中，即使需要加熱耗能，這些策略也被認(rèn)為最終能實現(xiàn)收支平衡，甚至產(chǎn)能大于耗能。

然而，目前在應(yīng)用生物技術(shù)策略將污泥中有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物能源和生物化學(xué)品方面，大部分研究者集中于生物能源，如利用厭氧發(fā)酵法產(chǎn)生甲烷和氫氣，但該產(chǎn)物的附加值含量都比較低，導(dǎo)致污泥資源化的經(jīng)濟效益不容樂觀。因此，利用剩余污泥這種廉價的底物開發(fā)生產(chǎn)附加值更高的生物化學(xué)品將成為污泥資源化的新途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，為剩余污泥提供一種更有價值的資源化之路。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，包括如下步驟：在剩余污泥中加入表面活性劑，然后進行厭氧發(fā)酵處理，在敞開式反應(yīng)器中攪拌發(fā)酵4～15天，即得到以乙酸為主的目標(biāo)產(chǎn)品揮發(fā)性脂肪酸的發(fā)酵液。

上文中，所述表面活性劑是現(xiàn)有技術(shù)，包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑；所述厭氧發(fā)酵處理也是現(xiàn)有技術(shù)，即在剩余污泥中通過培養(yǎng)厭氧微生物進行反應(yīng)，所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)可以是連續(xù)或間歇反應(yīng)。在厭氧發(fā)酵反應(yīng)過程中，可以定時測定上清液中揮發(fā)性脂肪酸的含量，直至反應(yīng)進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。

揮發(fā)性脂肪酸是剩余污泥厭氧消化過程中產(chǎn)生的重要的中間代謝產(chǎn)物，主要包括乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸和戊酸等；其附加值要高于生物氫和甲烷，例如：在污水處理廠可作為內(nèi)源碳被脫氮除磷菌利用以去除富營養(yǎng)化污水中的氮和磷，使污水達到排放標(biāo)準(zhǔn)；丁酸和丙酸等脂肪酸經(jīng)提取分離或者經(jīng)過耦合系統(tǒng)可作為發(fā)酵工業(yè)的生產(chǎn)原料被微生物進一步利用來獲得生物可降解塑料；此外，這些脂肪酸經(jīng)提取后還可在其它行業(yè)上作為原料用于合成其它的化學(xué)品。

上述技術(shù)方案中，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，其質(zhì)量用量占剩余污泥中干污泥總量的2～20％。

與之相應(yīng)的另一種技術(shù)方案，所述表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨，其質(zhì)量用量占剩余污泥中干污泥總量的2～30％。

與之相應(yīng)的另一種技術(shù)方案，所述表面活性劑為咪唑啉，其質(zhì)量用量占剩余污泥中干污泥總量的2～30％。

上述技術(shù)方案中，所述厭氧發(fā)酵的反應(yīng)條件為：pH為9～11，室溫下攪拌反應(yīng)。

本發(fā)明的反應(yīng)機理是：表面活性劑對剩余污泥中的有機物(例如蛋白質(zhì)等)具有“增溶”作用；此外，在一定條件下，表面活性劑對微生物的細(xì)胞還有破碎作用。由此可以推測，在表面活性劑的作用下剩余污泥水解速率將得到提高，并且表面活性劑還可以抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，因此，利用表面活性劑來提高剩余污泥的水解速率并抑制產(chǎn)甲烷過程，可以大幅度提高污泥生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的量。

由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.本發(fā)明在反應(yīng)物中加入了合適的表面活性劑，有效控制了厭氧微生物的活性，得到了揮發(fā)性脂肪酸含量較高的發(fā)酵液，為其資源化利用奠定了基礎(chǔ)，具有良好的經(jīng)濟效益。

2.本發(fā)明可在敞開式反應(yīng)器中直接進行發(fā)酵反應(yīng)，操作方便、簡單易行，具有良好的應(yīng)用前景。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述：

實施例一

一種剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，采用蘇州某污水廠的剩余污泥進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸，處理規(guī)模為1m³/d，投加十二烷基苯磺酸鈉，其屬于陰離子表面活性劑。