[發明專利]一種利用茶皂素促進剩余污泥厭氧發酵產酸的方法

有效

• 申請號: 201410012111.4
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103773817A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 黃翔峰;陸麗君;劉佳;申昌明
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C12P7/40
• 分類號: C12P7/40
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術領域

本發明涉及一種利用茶皂素(TS，Tea?Saponin)促進剩余污泥厭氧發酵產酸的方法。

背景技術

目前生活污水處理廠多采用活性污泥法進行污水處理，然而活性污泥法會產生大量的剩余污泥，其處理處置成本較高，且處置不當會給環境帶來嚴重影響。污泥的厭氧消化是當前應用較為廣泛的污泥穩定化與資源化的方法，而由于污泥中含有大量的有機物如蛋白質和多糖等，近年來也有研究者利用污泥中的這些生物質資源通過厭氧發酵的方式制取揮發性脂肪酸(VFAs)，該產物可作為制取生物高分子材料(PHA)或污水處理廠生物脫碳、除磷的優質碳源。

剩余污泥的厭氧發酵過程主要可分為四個步驟，即顆粒態有機物的溶解、水解、酸化和甲烷化，其中顆粒態有機物的溶解及水解是污泥厭氧過程的主要限速步驟。為了提高污泥厭氧發酵速率，常采用一些物理或化學方法對剩余污泥進行預處理，如超聲、微波、加熱、酶解、加酸、加堿等。近年來有研究者發現剩余污泥中化學表面活性劑的存在可以提高剩余污泥的水解速率并提高短鏈脂肪酸的產量，然而多數化學合成的表面活性劑生物可降解性較差，會對環境帶來不利的影響，且僅使用化學表面活性劑(如十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉)對剩余污泥厭氧產酸效果的提高不夠顯著。此外，也有研究者利用微生物代謝合成的鼠李糖脂促進剩余污泥厭氧發酵產酸，但微生物發酵的成本較高，與化學表面活性劑相比不具有經濟性。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種利用茶皂素促進剩余污泥厭氧發酵產酸的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

(1)將剩余污泥沉淀濃縮；

(2)將茶皂素溶解后投加到經步驟(1)濃縮后的剩余污泥中；

(3)對剩余污泥進行厭氧發酵；

(4)對步驟(3)的發酵液進行固液分離得到含有揮發性脂肪酸的清液。

步驟(1)所述的剩余污泥來源于采用生物法處理污水的污水處理廠，剩余污泥沉淀時間為12～24h，經沉淀濃縮后污泥干重為10～20g/L。

步驟(2)所述的茶皂素的投加劑量為0.02～0.10g(茶皂素)/g(干污泥)。

步驟(3)所述的對剩余污泥進行厭氧發酵，在發酵開始前向厭氧反應器中通入氮氣至反應器中無氧氣存在，對剩余污泥進行厭氧發酵的發酵溫度為28～30℃，發酵時進行攪拌，混合攪拌的速度為100～120rpm，發酵時間為5～12天。

步驟(4)所述的對發酵液進行固液分離所采用的方式為離心，離心分離的離心力為5000～10000g，離心時間為20min。

本發明采用的茶皂素來源于茶樹籽的提取物。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1.所采用的茶皂素為植物提取物，具有低毒、易生物降解且在較大的溫度、pH等范圍內均可保持良好表面活性的特點，對環境無二次污染。

2.對剩余污泥厭氧發酵產酸的促進效果顯著，產酸量最高可較不投加表面活性劑的對照組提高近4倍。

3.茶皂素的工業提取方法簡單，原料來源廣泛，與一般的通過生物發酵制取的生物表面活性劑相比成本低廉，適合于在剩余污泥厭氧發酵產酸過程中的規模化應用。

附圖說明

圖1為實施例1～3及對比實施例中，發酵液清液中揮發性脂肪酸的濃度隨發酵時間變化的關系圖；其中代表對比實施例中揮發性脂肪酸隨發酵時間的變化，代表實施例1中揮發性脂肪酸隨發酵時間的變化，代表實施例2中揮發性脂肪酸隨發酵時間的變化，代表實施例3中揮發性脂肪酸隨發酵時間的變化；

圖2為實施例1～3及對比實施例中，發酵液清液中揮發性脂肪酸含量達到最高時的濃度；

圖3為實施例1～3及對比實施例中，累積甲烷產量隨發酵時間變化的關系圖；其中代表對比實施例中累積甲烷產量隨發酵時間的變化，代表實施例1中累積甲烷產量隨發酵時間的變化，代表實施例2中累積甲烷產量隨發酵時間的變化，代表實施例3中累積甲烷產量隨發酵時間的變化。

具體實施方式

本發明采用的茶皂素來源于茶樹籽的提取物。