[发明专利]一种零价铁促进调质污泥产L型乳酸的发酵方法

说明书

本发明公开了一种零价铁促进调质污泥产L型乳酸的发酵方法，具体为：将有机废物注入发酵反应器内，投加零价铁，进行第一阶段中温水解；向反应器二次投加零价铁，进行第二阶段高温厌氧发酵；向反应器中投加碱液，并调节发酵基质pH至7‑11，进行第三阶段高温调碱厌氧发酵；取发酵基质进行泥水分离，经离心后上清液即富含L型乳酸。本发明综合利用了剩余污泥中微生物的多样性、有机废物中的高有机质的特性以及零价铁的生物催化作用，产生了附加值高的L‑乳酸，是一种高效、低能耗的废物资源化方法。

技术领域

本发明属于废物资源化技术领域，尤其涉及一种通过外加金属元素促进调质污泥高效产L型乳酸的发酵方法。

背景技术

活性污泥法是目前城市污水处理中使用极其广泛的污水生物处理技术。随着我国社会经济和城市化的不断发展，城市污水的产生量指数增长，会伴随生成大量的剩余污泥，其量大约占废水处理量的0.5％-1.0％。剩余污泥含有大量的有机质及丰富的微生物群体，是一种潜在的资源，若能合理利用，可从其中制得大量有机酸如乙酸、丙酸、丁酸、乳酸，甚至中链脂肪酸。L型乳酸合成的聚乳酸易被生物降解，是一种前景良好的原料，因此需要找到一种合理、高效的发酵方式制取。

剩余污泥同水之间亲和力强，沉降性、脱水性能差，故在剩余污泥中投加调理剂是一种改善的方法，如木屑、硫酸亚铁、鸡粪，有效重组污泥的胶体结构，厌氧发酵15d左右可达最大产乳酸量，约9.2g/L(刘伟，张晨，李亚宁.添加剂对剩余污泥厌氧产酸过程的影响[J].安全与环境学报，2013(06)：82-84.)。直接用剩余污泥发酵产乳酸会存在碳氮比例失衡的弊端，不利于微生物充分利用污泥中的有机质，产酸量较低。用餐厨垃圾对剩余污泥进行调质，即补充碳水化合物含量，同时调整pH、底物浓度、温度至最佳条件：pH＝9，底物浓度60g/L，温度20℃，得到L型乳酸产量为0.58g COD/g TCOD(唐诗璟.剩余污泥与碳水化合物联合发酵产L-乳酸的研究[D].同济大学，2014.)。但持续调控pH不仅增加了操作复杂程度，还提高了药剂投入，不适于大规模生产使用。

发明内容

本发明所要解决的是目前常用发酵产乳酸的方法在制备过程中须持续调控pH，操作复杂，药剂投入量大，不适用于大规模生产的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种零价铁促进调质污泥产L型乳酸的发酵方法，其特征在于，具体包含以下步骤：

(1)将有机废物注入发酵反应器内，投加零价铁，温度控制在25-40℃，进行第一阶段中温水解；

(2)第一阶段水解结束后，向反应器二次投加零价铁，温度控制在40-60℃，进行第二阶段高温厌氧发酵；

(3)第二阶段发酵结束后，向反应器中投加碱液，并调节发酵基质pH至7-11，温度控制在40-60℃，进行第三阶段高温调碱厌氧发酵；

(4)第三阶段发酵结束后，取发酵基质进行泥水分离，经离心后上清液即富含L型乳酸。

优选地，所述步骤(1)中的有机废物具体为：剩余污泥与餐厨垃圾按VSS比为1∶1-1∶10的比例混合得到的调质污泥。

更优选地，所述剩余污泥取自污水处理厂二沉池，经沉淀3-5h去除上清液。

更优选地，所述餐厨垃圾采用米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油和肉骨中的任意一种或几种的混合物，经机械打碎后过筛即可。

优选地，所述步骤(1)中第一阶段中温水解过程中须搅拌，搅拌转速为150-200rpm/min；水解1-4d。

优选地，所述步骤(1)中零价铁的投入量为0.2-2g/gvss。

优选地，所述步骤(2)中第二阶段高温厌氧发酵是在氮气条件下进行，且过程中须搅拌，搅拌转速为100-150rpm/min；发酵2-6d。