[发明专利]一种利用剩余污泥发酵产酸并合成微生物油脂的方法

说明书

本发明涉及一种利用剩余污泥发酵产酸并合成微生物油脂的方法，属于污泥资源化处理领域，包括以下步骤：(1)以剩余污泥为原料，加入茶皂素进行厌氧发酵获得上清液；(2)采用鸟粪石沉淀法去除步骤(1)所得上清液中的氨氮，得到富含挥发性脂肪酸的溶液；(3)以步骤(2)所得的溶液为培养基，采用序批式培养方式培养产油酵母；(4)以步骤(3)培养结束得到的酵母菌细胞为原料，提取得到微生物油脂。与现有技术相比，本发明可以利用剩余污泥产生的低浓度挥发性脂肪酸为培养基合成高含量微生物油脂，提高剩余污泥产酸应用的环境效益和经济效益。

技术领域

本发明涉及一种剩余污泥的处理方法，尤其是涉及一种利用剩余污泥发酵产酸并合成微生物油脂的方法，属于污泥资源化处理领域，同时也涉及微生物油脂合成领域。

背景技术

剩余污泥是城市污水处理厂的主要副产物，其处理处置成本较高且不当处理会对环境带来严重不良影响，而另一方面，剩余污泥中含有大量有机物等微生物生长的营养物质，具有潜在的资源化利用价值。利用剩余污泥生产生物柴油，实际上是从剩余污泥中获得能够合成生物柴油的原料——油脂，油脂经进一步加工转化合成新型可再生能源——生物柴油。从剩余污泥中获得油脂有两个主要途径：一种是直接提取剩余污泥中含有的油脂，这些油脂主要来源于活性污泥细菌细胞内油脂及其表面吸附的污水中的废弃油脂，但是直接提取的油脂中不可皂化成分(烷烃、固醇类等)含量高，生物柴油产率一般仅为3～6％(％污泥干重)；另外一种是利用剩余污泥所含有机物和营养元素作为底物培养产油微生物，获得高油脂含量(大于20％)的微生物细胞后进一步提取油脂。与其他产油微生物相比，产油酵母细胞内积累油脂含量更高且提取出的微生物油脂中可皂化油脂含量高，是更为理想的生物柴油原料。

在以剩余污泥为基质进行的产油酵母的培养中，已有研究采用超声破碎、酸碱水解和水力空化等方法对剩余污泥进行预处理，释放污泥絮体中的有机物和营养物质，而后应用于培养产油酵母合成微生物油脂。但在这些研究中，预处理不彻底导致污泥中没有足够的可供产油酵母利用的碳源，因此以单纯剩余污泥为基质培养产油酵母的效果都较差，需要额外投加碳源等主要营养物质才能够获得较高的微生物油脂产量。

有研究利用常规物理、化学方法对剩余污泥进行预处理后，用于产油酵母的培养过程，但由于有机物释放和存在形式不适合酵母菌利用，所以油脂产量较低。

发明内容

针对污泥发酵产酸上清液中碳源含量低、氨氮含量高的特点，本发明提供一种利用剩余污泥发酵产酸并合成微生物油脂的方法，该方法利用鸟粪石沉淀结合原创序批式培养的方法，实现污泥发酵产生的挥发性脂肪酸向微生物油脂的资源化转化。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用剩余污泥发酵产酸并合成微生物油脂的方法，包括以下步骤：

(1)以剩余污泥为原料，常温条件下加入茶皂素进行厌氧发酵获得上清液；

(2)采用鸟粪石沉淀法去除步骤(1)所得上清液中的氨氮，得到富含挥发性脂肪酸的溶液；

(3)以步骤(2)所得的溶液为培养基，采用序批式培养方式(Sequencing batch)培养产油酵母；

(4)以步骤(3)培养结束得到的酵母菌细胞为原料，提取得到微生物油脂。

步骤(1)所述的剩余污泥来源于采用生物法处理城市生活污水的污水处理厂。

步骤(1)所述的厌氧发酵过程中，污泥浓度为15～20g/L，投加茶皂素0.1g/gTSS，搅拌速度为100～150rpm，发酵温度25～30℃，发酵pH为7～9，发酵时间为6～7天。