[发明专利]一种以剩余污泥发酵液为底物合成聚羟基脂肪酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚羟基脂肪酸酯的合成方法，尤其是涉及一种以剩余污泥发酵液为底物合成聚羟基脂肪酸酯的方法。

背景技术

随着能源价格的不断上涨以及环境问题的日益凸显，以生物可降解材料替代传统的石油产品的步伐呈现出逐步加快的趋势。利用纯菌发酵生产生物可降解材料聚羟基脂肪酸酯(PHAs)已实现工业化，但它们生产成本高，一直不能得到大规模的工业应用。近十几年来，以污泥合成PHAs的相关研究得到较大的发展；然而，与传统的石油塑料相比污泥合成的PHAs价格仍然过高，其原因是碳源底物成本过高。因此，利用低廉的废弃物作为污泥合成PHAs的碳源底物是发展趋势。如Liu等(Water Environment Research，2008，80，367-372)报道了一种处理番茄罐头厂废水及合成PHAs的耦合工艺，该工艺以处理废水的同时驯化筛选可以富集PHAs的菌群，之后以番茄罐头厂的废弃物为底物进行污泥合成PHAs，但其获得的PHAs含量偏低为污泥干重(以固体浓度MLSS计)的20％。

Bengtsson等(Bioresource Technology，2008，99，509-516)报道了利用造纸厂的废水为原料进行污泥合成PHAs的工艺，该工艺先对造纸厂的废水进行厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)，再以VFAs为底物采用好氧瞬时供料法进行污泥合成PHAs，在累积25h之后获得的PHAs含量可占污泥干重(以混合液悬浮固体浓度(MLSS)计)的48％，但其VFAs的转化操作较复杂，且获得的PHAs含量较低。

Chakravarty等(Bioresource Technology，2010，101，2896-2899)报道了一种以废水为底物进行活性污泥合成PHAs的工艺，该工艺以生产牛奶和冰激凌所产生的废水为原料进行厌氧发酵产VFAs，以获得的VFAs为底物采用好氧工艺进行污泥合成PHAs，其PHAs含量可占污泥细胞干重(以可挥发性固体浓度(VSS)计)的43％左右。

公开号为CN101555314A的发明专利申请公开一种以剩余污泥发酵液为碳源合成PHAs的方法，该方法以污泥水解酸化所产生的VFAs为碳源，利用好氧瞬时供料法进行PHAs的合成，在采用多次投料的方式下，获得的PHAs含量可占污泥细胞干重(以VSS计)72.9％；但该法在污泥的酸化过程中所用时间较长需要6～10d左右，而且用于合成PHAs的污泥浓度较低。

公开号为CN101255227A的发明专利申请公开一种利用含油污泥合成PHAs的方法，该方法在对含油污泥进行微生物处理过程中，于处理反应器中加入大量水，在一定温度下，使污泥微生物利用石油进行PHAs的合成，但该方法只是简单介绍工艺过程，并无相关数据说明。

尽管上述专利文献对利用废弃物进行污泥合成PHAs的工艺进行了探讨和研究，但在污泥合成PHAs过程中PHAs的含量及PHAs的合成成本都达不到工业化要求。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种提高聚羟基脂肪酸酯(PHAs)在污泥中的含量及降低污泥合成PHAs成本的以剩余污泥发酵液为底物合成聚羟基脂肪酸酯的方法。

本发明包括以下步骤：

1)将城市好氧活性污泥投入污泥驯化器中，按进水-好氧曝气-排泥-沉淀-出水为1个驯化周期进行驯化，好氧曝气时控制曝气量为1～3L/L/min，连续驯化18～22个周期，得驯化稳定的活性污泥；

2)将城市剩余污泥放入反应器中，再加入氢氧化钠，热碱预处理后，调节pH值至中性，再接种厌氧污泥，搅拌下进行厌氧发酵，分离得挥发性脂肪酸发酵液；

3)将驯化稳定的活性污泥于合成反应器中，加入步骤2)得到的挥发性脂肪酸发酵液进行污泥合成聚羟基脂肪酸酯，调pH值为中性，在间歇曝气条件下，添加乙酸钠为外加碳源，进行聚羟基脂肪酸酯的合成。