[發明專利]一種污泥厭氧發酵轉化合成氣定向制乙酸的方法

在審

• 申請號: 201910693863.4
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110396528A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 于吉濤;劉亞鋒
• 申請（專利權）人: 山東眾森固廢資源循環利用研究院有限公司
• 主分類號: C12P7/54
• 分類號: C12P7/54;C02F11/04
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 房一粟

本發明公開了一種污泥厭氧發酵轉化合成氣定向制乙酸的方法。本方法利用城鎮污水處理廠產生的污泥和生物質氣化制備的合成氣，通過混合菌群的厭氧發酵，控制操作條件，抑制產甲烷菌群活性，使復雜有機物只分解產生有機酸等，而不繼續代謝產生甲烷，最后將使有機酸得到累積，獲得乙酸高附加值化工產品，實現污泥的減量化、資源化利用。

技術領域

本發明涉及一種污泥厭氧發酵轉化合成氣定向制乙酸的方法，屬于發酵工藝領域。

背景技術

合成氣的主要成分是CO、H₂等。合成氣通過生物質(如稻草、玉米秸稈和小麥秸稈)氣化技術制備而得。生物質氣化是目前生物質能源化中實際利用的主要方式，有利于節能減排。合成氣通過復雜的傳遞過程能被微生物利用，到目前為止，關于利用生物技術轉化CO制備乙酸的研究大多數是圍繞純菌展開的，而利用混合微生物的報道還很少。

目前，我國污泥資源化和無害化處理技術包括農用、堆肥燃燒、制水泥等建筑材料以及填埋等。濟南市2018年實際產生含水率80％污泥28.3萬噸，折合絕對干污泥量5.7萬噸。隨著我國城市化進程的加快，城市污水處理率逐年提高，城市污水廠的污泥產生量急劇增加，面臨復雜的治污難題，污泥的資源化利用是未來需要突破的重要環節。

污泥的厭氧分解要經歷水解階段，發酵階段，產乙酸階段和產甲烷階段。環境中某些生態因子變化，既會改變發酵生成物的總數量，也會影響發酵產物的具體組成，從而得到不同的發酵類型。如在厭氧環境中，CO和H₂首先在同型產乙酸菌作用下轉化為乙酸，然后進一步在產甲烷菌作用下轉化為甲烷。雖然制備出甲烷取代天然氣，可以緩解我國對天然氣的需求，制備的甲烷比污泥直接燃燒、熱裂解過程更加清潔、節能，但是甲烷在空氣中燃燒會放出CO₂，造成溫室效應。而厭氧消化過程的中間產物——有機酸是具有更高附加值的產品，通過調控厭氧消化過程，馴化出產酸的微生物，抑制產甲烷菌發揮作用，能夠定向制備乙酸。

目前國內針對合成氣污泥發酵定向產乙酸的研究菌種大多是純菌。純菌的培養條件較為嚴格，需要嚴格的無菌培養，操作更復雜，能耗高，成本較高；分離出的純菌對環境的適應能力較弱；純菌之間發生競爭作用，不適于大規模工業應用。

發明內容

本發明克服了上述現有技術的不足，提供一種污泥厭氧發酵轉化合成氣定向制乙酸的方法。本方法利用城鎮污水處理廠產生的污泥和生物質氣化制備的合成氣，通過混合菌群的厭氧發酵，控制操作條件，抑制產甲烷菌群活性，使復雜有機物只分解產生有機酸等，而不繼續代謝產生甲烷，最后將使有機酸得到累積，獲得乙酸高附加值化工產品，實現污泥的減量化、資源化利用。

一種污泥厭氧發酵轉化合成氣定向制乙酸的方法，包括如下步驟：

1)取活性污泥置于培養瓶中，稀釋活性污泥TS＝9-10g/L，保證嚴格的厭氧環境，溫度35-37℃，轉速120-130rpm培養，調整培養瓶中初始pH為9.0；

2)向步驟1)中所述培養瓶中通入CO和N₂的混合氣體；

3)持續通入步驟2)中所述的混合氣體，每天使用堿性溶液保持發酵液pH恒定，培養12天；

4)第13天開始，使用pH為9.5-10的Na₂CO₃-NaHCO₃緩沖鹽溶液調節，使pH提高至9.5，繼續通入步驟2)中所述的混合氣體，使用步驟3)中所述的堿性溶液保持pH恒定，調整后再培養50天；

5)保持步驟4)中所述的pH＝9.5不變，向反應器中連續通入CO和H₂的混合氣體，再培養46天；