[發明專利]提高有機廢水中支鏈淀粉在開放系統生物轉化為丁酸的方法

在審

• 申請號: 201810454560.2
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108504698A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 陳銀廣;郭敏
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C12P7/52
• 分類號: C12P7/52
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種提高有機廢水中支鏈淀粉在開放系統生物轉化為丁酸的方法。該方法以馴化的厭氧污泥為接種微生物，在淀粉廢水中加入一定量的維生素B12，通過控制中性pH、溫度和時間，進行厭氧發酵產酸。在一定的維生素B12加入量及合適的工藝條件下，可使支鏈淀粉的發酵產生的丁酸量提高50%左右。

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種提高有機廢水中的支鏈淀粉在開放系統生物轉化為丁酸的方法。

背景技術

淀粉廢水是以玉米、馬鈴薯、小麥、大米等農產品為原料生產淀粉或淀粉深加工產品（淀粉糖、葡萄糖、淀粉衍生物等）的工業產生的廢水，一般都屬于高濃度有機廢水，是造成的主要污染源之一。淀粉是一種重要的工業原料，廣泛地應用于食品、化工、紡織、醫藥等多種行業。按現在的加工工藝，整個淀粉制造業每年產生的廢水量很大。廢水排入江河會消耗水中的溶解氧，促進藻類及水生植物繁殖，廢水量大時河流嚴重缺氧，發生厭氧腐敗，因此，搞好淀粉廢水的治理及綜合回收利用越來越受到環境科學工作者的重視。

淀粉有支鏈和直鏈之分，其中支鏈占大部分，含量約 70% ~ 80%，在一些極端情況中，如糯米中，更是只含有支鏈淀粉。厭氧發酵可以產生揮發酸、氫氣、甲烷等物質，其中揮發酸可用于城市污水脫氮除磷的補充碳源、生物合成PHA的原料以及用來產生氫氣和甲烷。在現有報道中，未見報道過提高有機廢水中的支鏈淀粉生物轉化為丁酸的方法，且目前文獻生產丁酸的方法主要是純種（無菌、密閉系統），但是從來沒有報道在開放、無需滅菌的環境下生產丁酸。

維生素 B12是一種廣泛存在于腺苷鈷胺素異構酶、甲基轉移酶和脫鹵酶等變位酶中的輔酶，在生物體內發揮著重要的催化作用。近年來，由于維生素 B12具有優異的催化性能且天然無污染，其作為催化劑得到化學研究者的廣泛關注。維生素 B12衍生物的中心金屬 Co 可具有 Co(III)、Co(II) 和Co(I)三種氧化態，這三種氧化態均易得到，并且每種氧化態有不同的配位能力。現有研究表明，維生素B12作為催化劑能夠用于實現在鹵代物的脫鹵降解。本課題基于維生素B12具有的氧化還原介體的性質，考慮在中性條件下適當投加一定量的維生素B12來促進支鏈淀粉在開放系統生物轉化為丁酸，并且進一步提高其穩定化程度。

發明內容

本發明提出了一種提高有機廢水中的支鏈淀粉在開放系統生物轉化為丁酸的方法。

本發明提出的一種提高有機廢水中支鏈淀粉在開放系統生物轉化為丁酸的方法，具體步驟如下：

向含有支鏈淀粉廢水的厭氧反應器內接種馴化后的厭氧活性污泥，使厭氧反應器內的活性污泥濃度（TSS）為600-1200mg/L，再向厭氧反應器內加入維生素B12、微量元素和無機鹽溶液，調節混合物的pH值為6~10，經氮氣吹掃厭氧反應器2min后，用橡膠塞密封，使其保持厭氧狀態，并將厭氧反應器在中溫條件下，在搖床內厭氧發酵2~8d，在整個反應過程中維持厭氧反應器內溶液pH值為6~10，進行厭氧發酵產酸。

本發明中，所述維生素B12濃度為每g污泥懸浮固體對應加入0.02~0.2mg。

本發明中，所述每1L微量元素溶液中含有1mg的FeCl₃、0.5mg的ZnSO₄·7H₂O、0.5mg的CuSO₄·5H₂O、0.5mg的MnCl₂·4H₂O和1mg的NiCl₂·6H₂O，由蒸餾水配制而成，其總體積為1L。

本發明中，所述每1L無機鹽溶液含有1g的KH₂PO₄、1g的NH₄Cl、0.1g的CaCl₂和0.1g的MgCl₂·6H₂O，由自來水配制而成。