[发明专利]高固体浓度有机废弃物热－碱预处理后厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法

说明书

技术领域

一种将高固体浓度有机废弃物热-碱预处理后厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法，属于有机固体废弃物资源化领域，涉及一种将废弃生物质特别是难降解生物质转化为挥发性脂肪酸的方法。

背景技术

有机固体废弃物(如：城市污泥、生活垃圾和农林废弃物等)的产生总量随着国民经济的持续快速发展迅速地增加。由于可持续发展的社会需要和政府的政策扶持，当今固体废弃物处理处置的重心已从污染控制转向资源开发。应用生物技术策略将有机废弃物转化为生物能源或生物化学品亦已成为目前研究的热点。但是，采用生物技术策略将有机废弃物转化为生物能源，获得的产物附加值含量都比较低，这不可避免导致有机废弃物资源化的经济效益不容乐观。因此利用有机固体废弃物这种廉价的底物来生产附加值更高的生物化学品如挥发性脂肪酸将提上研究日程，并为有机废弃物的资源化提供一个更具有广阔应用前景的新方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种将高固体浓度有机废弃物热-碱预处理后厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法。本方法是一种强化废弃生物质特别是难降解生物质转化为挥发性脂肪酸的工艺，通过有效的热-碱预处理方法，促进废弃生物质特别是难降解的有机物融出，提高挥发性脂肪酸的产率，为有机固体废弃物提供一条更有价值的资源化之路。

本发明的技术方案：一种将高固体浓度有机废弃物热-碱预处理后厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法，在厌氧发酵产酸前将高固体浓度的模式底物城市污泥采用热-碱预处理，促使污泥中有机质特别是难降解有机物融出转化为易被厌氧微生物利用的可溶性有机质，然后将热胁迫处理并驯化后的厌氧酸化污泥作为种泥接种进热-碱预处理后的城市污泥泥浆中厌氧发酵，产生以乙酸为主的目标产品挥发性脂肪酸；

(1)厌氧酸化接种污泥的热处理与驯化：取自无锡柠檬酸厂上流式厌氧污泥反应器UASB中的颗粒污泥静置24h，然后去除上层清液，将颗粒污泥在105℃加热2h，杀灭非芽孢产甲烷菌；取经加热处理过的颗粒污泥导入UASB中进行驯化，进水为配制的20,000mg/L COD葡萄糖营养有机废水，35℃下驯化10d；

(2)热-碱预处理：预处理时的城市污泥泥浆固体质量浓度为3.7％-12.0％，调节初始pH 8-12，在温度为20-90℃条件下处理1-10h，处理时需缓慢搅拌；

(3)厌氧发酵：预处理后的城市污泥泥浆接入驯化后的种泥10g VS/L，充氮气1-5min，封口，35℃下发酵4-10d，采用摇床发酵，控制转速为120r/min，发酵过程pH控制为8-12，发酵液中含有以乙酸为主的目标产品挥发性脂肪酸。

热-碱预处理最佳条件为：pH＝12，处理温度为90℃，时间为2h及城市污泥泥浆固体质量浓度为7.4％。

厌氧发酵产酸的最佳条件为：pH＝10，发酵时间为6d及城市污泥泥浆固体质量浓度为7.4％。

本发明的有益效果：利用有机固体废弃物作原料，通过热-碱预处理促使固体废弃物中有机质特别是难降解的有机质高效融出，然后接入热胁迫处理并驯化后的高效厌氧产酸菌群进行厌氧发酵，获得高附加值产品乙酸。第一大优点是实现固体废弃物中有机质特别是难降解的有机质资源化的目标，回收高附加值产品乙酸；第二大优点是促使固体废弃物中的有机质特别是难降解有机质高效融出，大幅度增加了挥发性脂肪酸的产率，产率最高可达0.23g挥发性脂肪酸/g挥发性固体(VS)，比未热-碱预处理污泥的发酵产挥发性脂肪酸产率提高20.1％-61.0％，同时有效缩短了污泥产酸的发酵周期，提高了生产强度；第三大优点经热-碱预处理和厌氧发酵产酸后，城市污泥减量化程度达到了20.0％-38.5％，有效地促使了有机固体废弃物的减量化，一定程度上缓解了有机固体废弃物造成环境污染的问题；第四大优点是预处理和发酵过程所需的设备简单，操作方便，具有成本低廉、转化率高、发酵周期短、生产强度高等特点。

附图说明

图1预处理和未预处理污泥总酸产量过程变化。

图2预处理和未预处理污泥总酸产率、有机质去除率和总固体去除率比较。

图3预处理后不同污泥泥浆固体质量浓度发酵产生的总酸产量过程变化。

图4预处理后发酵过程不同pH条件下总酸产量过程变化。

具体实施方式

以下结合附图和实施例进一步描述本发明，但不受附图和实施例的限制。

实施例1：