[發(fā)明專利]一種提高醋糟厭氧發(fā)酵制氫的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010523277.4
• 申請日: 2010-10-27
• 公開（公告）號: CN101979610A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王振斌;馬海樂;陳曉寅;任曉鋒;陸道禮;馬曉珂
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高醋糟厭氧發(fā)酵制氫的方法，屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)????

醋糟是利用糧食原料生產(chǎn)食醋的下腳料。我國醋糟的資源豐富，如江蘇鎮(zhèn)江每年生產(chǎn)排放的醋糟高達(dá)3000萬噸左右。醋糟酸性大、腐爛慢，是城市環(huán)境衛(wèi)生治理的一大難點(diǎn)。為了減少環(huán)境污染，實現(xiàn)資源的綜合利用，有必要對醋糟的利用進(jìn)行研究。

從目前來看，醋糟在飼料資源、食用菌栽培料和植物無土栽培基質(zhì)上的應(yīng)用是最常見的。這些方法雖然可以能在一定程度上處理掉一些醋糟，但是在對醋糟干燥時存在耗能大的問題。在食用菌栽培料和植物無土栽培基質(zhì)方面，其大量的殘渣到底是填埋還是在利用呢？如果是填埋，則污染環(huán)境又浪費(fèi)了資源。如果是再利用，又該怎么利用呢？這些都表明了這些醋糟的處理都不是最理想的處理方法。

近幾年，人們進(jìn)行了醋糟在直接燃燒，發(fā)酵產(chǎn)生物質(zhì)能氣體和熱裂解等方面的研究。其都有一定的大優(yōu)勢，如直接燃燒可以實現(xiàn)醋糟的大規(guī)模減量化、減容化、無害化、資源化利用，較好的解決了醋糟引發(fā)的社會、環(huán)境和能源問題；厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫其產(chǎn)生的氫氣是無污染能源，且發(fā)酵后產(chǎn)生的廢棄物可以作為肥料；熱裂解可以將生物質(zhì)廢棄物轉(zhuǎn)化為易儲存、易運(yùn)輸、能量高的液體燃料。因而無論從解決環(huán)境污染的角度，還是從資源開發(fā)的綜合利用角度，都是值得推廣的方向。為了能更好的利用醋糟，應(yīng)對這些最新的發(fā)展進(jìn)行更深入的研究。

發(fā)明內(nèi)容????

????針對醋糟厭氧發(fā)酵中菌種不能直接利用纖維素這一方面，本發(fā)明的目的是提供一種方法使菌種在發(fā)酵過程中能更好的利用纖維素，為推動醋糟厭氧發(fā)酵的發(fā)展提供理論依據(jù)。

本發(fā)明的目的是通過超聲波預(yù)處理提高醋糟厭氧發(fā)酵制氫的方法實現(xiàn)的，包括如下步驟：

（1）醋糟的預(yù)處理：稱取一定量的粉碎的醋糟樣品，按照料液質(zhì)量比為8：60~140加入質(zhì)量濃度為0.2~2.0%的鹽酸溶液，攪拌，在初始溫度?30℃下，超聲時間3~15min，處理的超聲功率400~900W；超聲結(jié)束，用1mol/L?NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至6.5；將預(yù)處理過的醋糟投入?yún)捬醢l(fā)酵罐；

（2）活性污泥預(yù)處理及厭氧發(fā)酵：稱取一定量的活性污泥，活性污泥與預(yù)處理過的醋糟樣品的質(zhì)量比例為：活性污泥/醋糟樣品=1：0.5~2；用NaOH溶液調(diào)節(jié)活性污泥的pH至11.0，靜置1.5h后，調(diào)pH至6.5；然后用水補(bǔ)足一定體積，向發(fā)酵瓶內(nèi)充入高純氮?dú)?，吹掃發(fā)酵瓶內(nèi)剩余的氧氣后，然后置于37℃恒溫培養(yǎng)72h；?

（3）用排水法對產(chǎn)氣進(jìn)行收集。

本發(fā)明將超聲波技術(shù)和酸處理相結(jié)合，較大地破壞了纖維素的結(jié)構(gòu)，提高了厭氧發(fā)酵制氫。相對于簡單酸處理時，發(fā)酵產(chǎn)生的氫氣提高了41.5%。

超聲波預(yù)處理作為一種有效增加厭氧制氫的方法，因其簡單、安全、方便、快速等優(yōu)點(diǎn)，將會在工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展中得到廣泛的應(yīng)用。

具體實施方式???

本發(fā)明對收集的氣體采用氣相色譜分析發(fā)酵氣體成分為CO₂、H₂、CH₄。采用SP2000氣相色譜儀，熱導(dǎo)檢測器（TCD）。測定條件：PorapakQ6英尺不銹鋼填充柱(80/100Mesh)，柱溫恒溫35℃；N₂氣為載氣，流速20ml/min；檢測器電流和溫度分別是60mA、100℃；進(jìn)樣器不分流，進(jìn)樣溫度50℃。用外標(biāo)法定量：以相同體積的標(biāo)準(zhǔn)純氣體作為外標(biāo)物注入色譜柱，得到標(biāo)準(zhǔn)色譜圖。然后在相同條件下，對待測樣品進(jìn)行檢測，得到其色譜圖。同一種氣體在色譜圖中顯示相同的保留時間，以同體積標(biāo)準(zhǔn)氣為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)峰面積可計算得出生物氣中各氣相產(chǎn)物濃度。

本發(fā)明中的醋糟全部取自鎮(zhèn)江恒順醬醋廠，經(jīng)120℃高溫消毒滅菌，自然風(fēng)干，粉碎過80目篩后封裝在塑料袋中備用。經(jīng)測定該醋糟中TS(總固形物含量)、VS(揮發(fā)性固形物含量)分別為：29.87%、94.42%；污泥取自鎮(zhèn)江江蘇大學(xué)附近的污水處理廠。取回后的污泥密封于4^。度的冰箱中，發(fā)酵時作為混合產(chǎn)氫菌種的來源。

實施例一：?

（1）醋糟的預(yù)處理：稱取?8g粉碎的醋糟樣品于若干個潔凈的?250ml高腳燒杯中，在初始溫度?30℃下，按加入60mL的2.0%鹽酸溶液攪拌。然后在超聲功率為900W下超聲3min。超聲結(jié)束，立即用冷水冷卻，攪拌混勻，用1mol/L的HCl或NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至6.5。