[發明專利]一種豬糞定向酸化制備不同聚羥基脂肪酸酯的方法

有效

• 申請號: 202110531284.7
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113337549B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 陳暢;蔡凡凡;劉廣青;嚴湖;林明;孫俊芳;金文雄;金琰
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C12P7/625
• 分類號: C12P7/625
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 王宇

1.一種豬糞定向酸化制備不同聚羥基脂肪酸酯的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）向厭氧反應器中一次性加入豬糞與接種物進行厭氧酸化發酵，總固體質量含量為1~14%，酸化周期5~10天，所述接種物為富含厭氧發酵所需的微生物的厭氧活性污泥以將豬糞中的大分子有機物轉化為有機酸，通過控制反應條件制備以下不同質量百分含量的有機酸中的任意一種：

a. 控制反應器中豬糞進料的揮發性固體濃度為5~15 g/L，原料與接種物揮發性固體含量之比為1:1~2:1，溫度為35~40 ℃，反應系統pH為7~7.5，定向制備由乙酸、丙酸、丁酸和戊酸組成的有機酸，其中，乙酸20~25%，丙酸20~30%，丁酸30~35%，戊酸10~20%；

b. 控制豬糞進料的揮發性固體濃度為10~20 g/L，原料與接種物揮發性固體含量之比為1:1~2:1，控制反應系統pH為5.5~6.5，溫度為35~40℃，定向制備由乙酸、丙酸和丁酸組成的有機酸，其中，乙酸20~25%，丙酸15~20%，丁酸60~65%；

c. 控制豬糞進料的揮發性固體濃度為25~40 g/L，原料與接種物揮發性固體含量之比為1:1~3:1，控制反應系統pH為5.5~6.5，溫度為35~40℃，定向制備由乙酸、丁酸和戊酸組成的有機酸，其中，乙酸15~45%，丁酸45~70%，戊酸5~20%；

d. 控制豬糞進料的揮發性固體濃度為20~40 g/L，原料與接種物揮發性固體含量之比為1:1~3:1，控制反應系統pH為5.5~6.5，溫度為50~60℃，定向制備僅含乙酸和丁酸的有機酸，其中，乙酸35~40%，丁酸60~65%；

e. 控制豬糞進料的揮發性固體濃度為70~100 g/L，原料與接種物揮發性固體含量之比為3:1~5:1，控制反應系統pH為5.5~6.5，溫度為50~60℃，定向制備僅含丁酸的有機酸；

f. 通過熱激法預處理厭氧活性污泥，改變微生物群落結構，抑制甲烷生成，控制反應器中豬糞進料的揮發性固體濃度為70~100 g/L，原料與接種物揮發性固體含量之比為3:1~5:1，控制反應系統pH為5.5~6.5，定向制備僅含丁酸和戊酸的高濃度有機酸，其中，丁酸85~95%，戊酸5~15%；

（2）利用膜分離系統回收步驟（1）中酸化液，分離后的固體殘渣用作有機肥；

（3）將步驟（2）中得到的酸化液流加至PHA合成反應器中，調整反應器環境為適合產PHA的條件，接種PHA合成細菌發酵生產PHA，并根據步驟（1）中不同條件下定向制備的不同質量百分含量的有機酸合成制備以下PHA產品中任意一種，其中：

a. 將僅含偶數碳的有機酸定向轉化合成聚羥基丁酸；

b. 利用含有奇數碳的有機酸合成制備聚羥基丁酸戊酸共聚酯，根據有機酸中丙酸和戊酸的比例，定向調控PHBV中3-羥基戊酸的含量；

（4）收集步驟（3）中富含PHA的菌體，破壁過濾后得到PHA產品，過濾液分別回流至步驟（1）和步驟（3）中以減少厭氧酸化反應器與PHA合成反應器中用水添加。

2.根據權利要求1所述的豬糞定向酸化制備不同聚羥基脂肪酸酯的方法，其特征在于，步驟（1）所述的厭氧反應器為CSTR反應器，反應器體積為8 ~ 12 L，工作體積6~10 L，轉速為40~80 r/min。

3.根據權利要求1所述的豬糞定向酸化制備不同聚羥基脂肪酸酯的方法，其特征在于，步驟（1）中通過向反應器中添加濃度為3~5 mol/L的鹽酸控制系統pH值。

4.根據權利要求1所述的豬糞定向酸化制備不同聚羥基脂肪酸酯的方法，其特征在于，步驟（1）中所述的熱激法預處理厭氧活性污泥是通過水浴加熱活性污泥抑制污泥中產甲烷菌的活性，預處理溫度為50~100 ℃，時間為0.5~2.0 h。

5.根據權利要求1所述的豬糞定向酸化制備不同聚羥基脂肪酸酯的方法，其特征在于，步驟（2）中的膜分離系統包含絮凝沉淀單元與膜分離單元，其中絮凝沉淀單元用于去除酸化液中的不溶性固體物質、膠體和細小懸浮物，絮凝劑為陽性聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁的共混物，混合質量比為1:8~1:12；膜分離單元用于回收酸化液中的有機酸并除去沼液中的雜菌，濾膜材料為聚偏氟乙烯，孔徑為0.10~0.22 μm。