[發(fā)明專利]一種利用剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸并合成微生物油脂的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610080562.0
• 申請(qǐng)日: 2016-02-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105524952B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉佳;黃翔峰;劉佳楠;苑明;陳銳;陸麗君;彭開(kāi)銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P7/64
• 分類號(hào): C12P7/64;C12R1/645
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

本發(fā)明涉及一種利用剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸并合成微生物油脂的方法，屬于污泥資源化處理領(lǐng)域，包括以下步驟：(1)以剩余污泥為原料，加入茶皂素進(jìn)行厭氧發(fā)酵獲得上清液；(2)采用鳥(niǎo)糞石沉淀法去除步驟(1)所得上清液中的氨氮，得到富含揮發(fā)性脂肪酸的溶液；(3)以步驟(2)所得的溶液為培養(yǎng)基，采用序批式培養(yǎng)方式培養(yǎng)產(chǎn)油酵母；(4)以步驟(3)培養(yǎng)結(jié)束得到的酵母菌細(xì)胞為原料，提取得到微生物油脂。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以利用剩余污泥產(chǎn)生的低濃度揮發(fā)性脂肪酸為培養(yǎng)基合成高含量微生物油脂，提高剩余污泥產(chǎn)酸應(yīng)用的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種剩余污泥的處理方法，尤其是涉及一種利用剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸并合成微生物油脂的方法，屬于污泥資源化處理領(lǐng)域，同時(shí)也涉及微生物油脂合成領(lǐng)域。

背景技術(shù)

剩余污泥是城市污水處理廠的主要副產(chǎn)物，其處理處置成本較高且不當(dāng)處理會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重不良影響，而另一方面，剩余污泥中含有大量有機(jī)物等微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有潛在的資源化利用價(jià)值。利用剩余污泥生產(chǎn)生物柴油，實(shí)際上是從剩余污泥中獲得能夠合成生物柴油的原料——油脂，油脂經(jīng)進(jìn)一步加工轉(zhuǎn)化合成新型可再生能源——生物柴油。從剩余污泥中獲得油脂有兩個(gè)主要途徑：一種是直接提取剩余污泥中含有的油脂，這些油脂主要來(lái)源于活性污泥細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)油脂及其表面吸附的污水中的廢棄油脂，但是直接提取的油脂中不可皂化成分(烷烴、固醇類等)含量高，生物柴油產(chǎn)率一般僅為3～6％(％污泥干重)；另外一種是利用剩余污泥所含有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)元素作為底物培養(yǎng)產(chǎn)油微生物，獲得高油脂含量(大于20％)的微生物細(xì)胞后進(jìn)一步提取油脂。與其他產(chǎn)油微生物相比，產(chǎn)油酵母細(xì)胞內(nèi)積累油脂含量更高且提取出的微生物油脂中可皂化油脂含量高，是更為理想的生物柴油原料。

在以剩余污泥為基質(zhì)進(jìn)行的產(chǎn)油酵母的培養(yǎng)中，已有研究采用超聲破碎、酸堿水解和水力空化等方法對(duì)剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，釋放污泥絮體中的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而后應(yīng)用于培養(yǎng)產(chǎn)油酵母合成微生物油脂。但在這些研究中，預(yù)處理不徹底導(dǎo)致污泥中沒(méi)有足夠的可供產(chǎn)油酵母利用的碳源，因此以單純剩余污泥為基質(zhì)培養(yǎng)產(chǎn)油酵母的效果都較差，需要額外投加碳源等主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才能夠獲得較高的微生物油脂產(chǎn)量。

有研究利用常規(guī)物理、化學(xué)方法對(duì)剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理后，用于產(chǎn)油酵母的培養(yǎng)過(guò)程，但由于有機(jī)物釋放和存在形式不適合酵母菌利用，所以油脂產(chǎn)量較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)污泥發(fā)酵產(chǎn)酸上清液中碳源含量低、氨氮含量高的特點(diǎn)，本發(fā)明提供一種利用剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸并合成微生物油脂的方法，該方法利用鳥(niǎo)糞石沉淀結(jié)合原創(chuàng)序批式培養(yǎng)的方法，實(shí)現(xiàn)污泥發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸向微生物油脂的資源化轉(zhuǎn)化。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種利用剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸并合成微生物油脂的方法，包括以下步驟：

(1)以剩余污泥為原料，常溫條件下加入茶皂素進(jìn)行厭氧發(fā)酵獲得上清液；

(2)采用鳥(niǎo)糞石沉淀法去除步驟(1)所得上清液中的氨氮，得到富含揮發(fā)性脂肪酸的溶液；

(3)以步驟(2)所得的溶液為培養(yǎng)基，采用序批式培養(yǎng)方式(Sequencing batch)培養(yǎng)產(chǎn)油酵母；

(4)以步驟(3)培養(yǎng)結(jié)束得到的酵母菌細(xì)胞為原料，提取得到微生物油脂。

步驟(1)所述的剩余污泥來(lái)源于采用生物法處理城市生活污水的污水處理廠。

步驟(1)所述的厭氧發(fā)酵過(guò)程中，污泥濃度為15～20g/L，投加茶皂素0.1g/gTSS，攪拌速度為100～150rpm，發(fā)酵溫度25～30℃，發(fā)酵pH為7～9，發(fā)酵時(shí)間為6～7天。