[發(fā)明專利]一種利用正電壓增強污泥發(fā)酵有機廢物產(chǎn)乳酸效能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710689434.0
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107384977B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛罡;來思周;李響;陳紅;甘雁飛;葉婷婷;游繼光;李君;沈雪;孟程程;姜明吉
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: C12P7/56
• 分類號: C12P7/56;C02F11/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發(fā)明公開了一種利用正電壓增強污泥發(fā)酵有機廢物產(chǎn)乳酸效能的方法，包括以下步驟，將污泥、發(fā)酵底物以及啟動劑混合后放入發(fā)酵反應(yīng)器中攪拌并進行厭氧發(fā)酵，利用電極在其反應(yīng)環(huán)境中提供一定數(shù)值的正電壓予以輔助激活污泥的特性。在發(fā)酵一定時間后測定發(fā)酵產(chǎn)物乳酸，可見乳酸的總產(chǎn)量將得到顯著的提高。發(fā)酵液中的乳酸可通過一般方法提取，獲得極高的價值。該方法輔助的藥劑無毒，且流程、設(shè)備簡單，效果顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用正電壓增強污泥發(fā)酵有機廢物產(chǎn)乳酸效能的方法，屬于環(huán)境水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

餐廚垃圾作為生活中常見的垃圾，具有有機物含量豐富、水分含量高、易腐爛等特點。在一般的水處理體系中，其作為有機垃圾被水中的微生物分解消化得以處理。該過程中一般會產(chǎn)生少量的中間產(chǎn)物，如各類長鏈酸以及烷烴等。而乳酸作為一種工業(yè)常用原料，具有極高的價值，其會在厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生并被分解。

在一般的廚余垃圾的發(fā)酵體系中，乳酸的總產(chǎn)量較低，且在產(chǎn)生過程中極易被分解，無法保存以及提取。強化厭氧環(huán)境中微生物分解餐廚垃圾并得到大量的、有效的、可利用的產(chǎn)品，是對垃圾的剩余價值再提取的方法，是符合綠色發(fā)展理念的方法，是一個值得深入研究的課題。

目前的研究中認為，通過改變發(fā)酵體系的一些參數(shù)，能夠在一定程度上增加乳酸總產(chǎn)量，但難以脫離附加帶有一定環(huán)境污染性的物質(zhì)或效果難以得到較大的突破。到目前為止，尋求一個高效的、無環(huán)境污染的方法來提取有機廢物(如本例中的廚余垃圾)的剩余價值是一個難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：高效提高有機廢物在厭氧發(fā)酵過程中乳酸的產(chǎn)量。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種利用正電壓增強污泥發(fā)酵有機廢物產(chǎn)乳酸效能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)選擇多孔石墨電極，將其置于污泥體系中兼性培養(yǎng)一定時間；

(2)配置負極反應(yīng)平衡體系、啟動劑和平衡劑，啟動劑將于發(fā)酵反應(yīng)器啟動時添加，平衡劑將于發(fā)酵反應(yīng)器發(fā)酵過程中添加；

(3)配置有機廢物作為發(fā)酵底物，按照一定比例將發(fā)酵底物、污泥以及自來水加入發(fā)酵反應(yīng)器中，按照需求加入一定比例的啟動劑，混合攪拌形成混合液；發(fā)酵反應(yīng)器、平衡反應(yīng)器上安裝好電極，將混合液放置在可裝電極、可攪拌、可保溫的發(fā)酵反應(yīng)器中，在發(fā)酵反應(yīng)器和平衡反應(yīng)器間用飽和氯化鉀瓊脂鹽橋連接，將連接后的發(fā)酵反應(yīng)器和平衡反應(yīng)器的電極連接電源；

(4)啟動發(fā)酵，開啟發(fā)酵反應(yīng)器的攪拌裝置和保溫裝置，使發(fā)酵反應(yīng)器中的體系在中溫下保溫以強化發(fā)酵，同時打開電源控制電壓；

(5)在發(fā)酵階段每天加入一定量平衡劑使體系保持在以平衡發(fā)酵體系及強化產(chǎn)物生成，發(fā)酵一定天數(shù)后可做乳酸的測定與提取。

優(yōu)選地，所述的步驟(1)中的多孔石墨電極包括具有較大比表面積的石墨氈、多孔石墨棒、多孔石墨板，所述的污泥體系為城市生活污水廠二沉池的濃縮污泥，總懸浮固體TSS含量為5～15g/L，VSS/TSS在0.60以上，按C∶N∶P＝100∶5∶1的營養(yǎng)液中，在溶解氧為0～0.4mg/L的環(huán)境中培養(yǎng)0.5～3d。

優(yōu)選地，所述的步驟(2)中負極反應(yīng)平衡體系為20g/L的KCl溶液。

優(yōu)選地，所述的步驟(2)中啟動劑為特制的高濃度L型手性乳酸溶液，配置方法為在10.0～20.0g/L的NaOH中加入80％～90％的L型手性乳酸并攪拌，NaOH溶液和L型手性乳酸體積比例為1∶1～2∶1。

優(yōu)選地，所述的步驟(2)中平衡劑為特制的NaOH濃溶液，配置方法為將NaCl和NaOH按物質(zhì)的量之比為1∶10的比例溶解在的自來水中，其中NaOH的濃度為10.0～20.0g/L。