[發明專利]強化城鎮濕垃圾開放系統連續定向高值生物轉化方法

有效

• 申請號: 202110299759.4
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113278573B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 陳銀廣;鄭雄;張學萌;周婧;吳美柔;王晨;阮文權;繆恒鋒;趙明星
• 申請（專利權）人: 同濟大學;江南大學
• 主分類號: C12N1/36
• 分類號: C12N1/36;C12P7/40;C12P7/52;C12P7/54
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

本發明提供了一種強化城鎮濕垃圾開放系統連續定向高值生物轉化方法。它包括濕垃圾破碎、低能耗水解、濕垃圾有機組分連續轉化為短鏈脂肪酸、短鏈脂肪酸中的其它組分連續定向轉化為乙酸、乙酸的分離與微生物回流等操作，它通過濕垃圾破碎、低能耗水解及接種經過馴化的活性污泥，經過兩階段厭氧發酵，即先將濕垃圾有機組分首先連續轉化為短鏈脂肪酸，然后再將短鏈脂肪酸中的其它組分連續定向轉化為乙酸，實現城鎮濕垃圾在無需添加純種微生物和大量化學藥品的開放系統中連續定向高值生物轉化的目的。

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及強化城鎮濕垃圾開放系統連續定向高值生物轉化方法。

背景技術

隨著經濟和城市的快速發展，城市生活垃圾總量呈逐年增長的態勢，如何使這些垃圾變廢為寶，從而實現垃圾的資源化是國內外研究者廣泛感興趣的一個研究熱點。由于濕垃圾含水率高、熱值低、易腐爛，因此盡管其含有大量有機物，但常規的焚燒發電等資源化手段并不適合其處置。如何有效處理濕垃圾并對其資源化利用，促進社會效益、經濟效益和環境效益的統一，是研究人員迫切需要解決的一個棘手問題。

濕垃圾厭氧消化產甲烷是目前對其資源化的一個方式，它是基于濕垃圾中的多糖和蛋白類等有機質，在水解酶、產酸微生物、產甲烷菌作用下，轉化為甲烷、二氧化碳、氫氣等氣體的過程。另一種資源化處理濕垃圾的方法是高溫好氧堆肥，它通過專性和兼性好氧細菌在合適的水分、通氣條件下，使微生物繁殖并降解有機質達到穩定化的目的。這些方法的應用，在一定程度上緩解了垃圾分類后的濕垃圾處置問題。如果能夠進一步提高濕垃圾的資源化水平，使其中的有機質生物轉化為更高價值的產物，則將為濕垃圾的處置與資源化利用提供新的途徑。

眾所周知，與在密閉的無菌操作系統或者純種微生物存在的系統不同，當有機質在開放的系統進行厭氧轉化時，由于系統中存在多種微生物，因此雖然產生一定量丙酸的短鏈脂肪酸(SCFA，包括乙酸、丙酸、丁酸、乳酸)，但是SCFA只是中間產物，很難大量積累。為了提高濕垃圾的高值化利用水平，前人通過添加純種微生物(例如醋酸菌)、發酵劑、表面活性劑或者大量其它化學藥品(CN201410073745.0、CN201610107225.6、CN201910362210.8、CN201910721054.X等)。這些方法的使用，雖然可以提高短鏈脂肪酸的生產水平，但由于純種微生物或大量化學藥品的使用，提高了生產成本或者增加了對環境的二次污染，并且不易進行連續化生產和操作。

發明內容

鑒于現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種強化城鎮濕垃圾開放系統連續定向高值生物轉化調控方法。它通過濕垃圾破碎、低能耗水解及接種經過馴化的活性污泥微生物，經過兩階段厭氧發酵，將濕垃圾有機組分首先連續轉化為短鏈脂肪酸，然后再將短鏈脂肪酸中的其它組分連續定向轉化為乙酸，實現城鎮濕垃圾在無需添加純種微生物和大量化學藥品的開放系統中連續定向高值生物轉化的目的。

本發明提供如下技術方案：強化城鎮濕垃圾開放系統連續定向高值生物轉化方法，包括以下步驟：

(1)濕垃圾破碎：濕垃圾破碎后加入自來水，進行蒸煮并提油后，將濕垃圾破碎后的水相泵到水解反應器H中；

(2)低能耗水解：濕垃圾破碎后的水相在所述水解反應器H中水解，將得到的水解液泵到儲存池S1中；

(3)濕垃圾有機組分轉化為短鏈脂肪酸的活性污泥微生物馴化：將城市污水加到微生物馴化反應器A1中，再分別加入污水廠剩余污泥及水解液使微生物馴化反應器A1中的污泥起始濃度為8000mg/L及水解液起始COD為和1000mg/L，調節微生物馴化反應器A1中的混合物的pH值為8，并將混合物在溫度25℃的條件下厭氧攪拌、馴化；當反應器中的短鏈脂肪酸總量不再隨時間發生明顯變化時，將該污泥作為濕垃圾有機組分高效轉化為短鏈脂肪酸SCFA的接種污泥；