[发明专利]一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法。

背景技术

当前，水体富营养化日益严重，控制污水中的氮和磷的量是国际上防止水体富营养化的一个重要策略。应用生物除磷脱氮技术可有效降低污水中的磷和氮的含量，而废水中的挥发性脂肪酸可为生物除磷脱氮提供所需碳源，有报道（见Water Science and Technology，1992,25,185-194）称生物法处理1mg磷需要6~9mg短链脂肪酸（SCFAs）。

但是，我国许多南方城市污水厂的进水中溶解性COD（包含SCFAs，特别是乙酸和丙酸）含量不足，难以满足高效生物除磷脱氮的需要。为此，一些研究者研究了在间歇反应器中对污水厂产生的污泥（包括初沉污泥和剩余污泥）进行厌氧发酵制备短链脂肪酸的研究（见中国发明专利200510110451.1；Environmental Science and Technology，2006,40:2025-2029）。

另据文献报道（见Water Research,2004,38:27-36；Bioresource Technology，2008,99:4400-4407），在保持污水总COD浓度不变的前提下，增加污水进水的丙酸/乙酸比从，可以显著提高氮和磷的去除效果。这表明，增加污水的丙酸含量比增加乙酸的浓度更有利于污水生物除磷脱氮效果的提高。

在以往的研究过程中已经发现，通过向污泥发酵产酸系统中加入碳水化合物或厨余垃圾，可以提高污泥产酸液中的丙酸含量（中国发明专利200810035585.5；Environmental Science and Technology，2009,43(12):4373-4380）。但是，丙酸的含量较低，只有不到50%。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法，包含以下步骤：

（1）预发酵浓缩污泥与厨余垃圾的混合物（第一阶段发酵）；

将厨余垃圾、浓缩污泥混合，加入到厌氧水解发酵罐中厌氧发酵，然后将混合物离心分离，取出上清液待用；

（2）激活并富集丙酸杆菌种子液；

（3）利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸（第二阶段发酵）；

将步骤（1）得到的上清液灭菌，接入步骤（2）得到的丙酸杆菌种子液中，在厌氧发酵罐中发酵产丙酸；

（4）发酵结束后，将发酵混合物离心，得到富含丙酸的发酵上清液。

所述的步骤（1）中，浓缩污泥的含水率为98%-99%，总悬浮固体浓度（TS）为10-20g/L(VS/TS=0.71±0.08)，优选为15g/L（其中VS是有机物质，TS是总悬浮物质，VS/TS是表征混合物的有机含量）。

所述的厨余垃圾为剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等废物后，经粉碎、过10目筛，获得C/N为16-20的浓缩厨余垃圾；加入自来水使含水率为80%；厨余垃圾主要组分为米饭，肉类、油类为辅，蔬菜类较少（可忽略），其中，米饭、肉类、油类的干重比为（3~10）:（0.5~5）:（0~2）；优选米饭，肉类、油类的干重比为7:2:1。

所述的步骤（1）中，浓缩污泥与厨余垃圾按干重比（0.3~0.08）:1进行混合，加入自来水稀释后的总化学需氧量（TCOD）为20-40g COD/L，优选浓缩污泥与厨余垃圾按干重比为0.18:1。

所述的步骤（1）中，厌氧发酵的温度为10～65℃，搅拌速度为60-250rpm，用Ca(OH)₂控制发酵的pH为5-12，发酵时间为2-5天；优选发酵温度为25℃，发酵的pH为7，发酵时间为4天。

所述的步骤（1）中，离心分离的转速为2000-4000rpm，离心时间为4-6min。

所述的步骤（2）中，将丙酸杆菌（SICC1.256）从斜面上激活后富集并储存于10%-30%的甘油管储存培养基中（培养基配方见表1），保存环境为-50至-80℃；每次按照接种量5-15%接种至富集培养基（培养基配方见表2），在培养瓶中充入N₂，于温度30℃富集2-4天后待用，优选富集3天。