[发明专利]利用低温等离子体电发酵促进有机废物制备乳酸的方法有效
申请号: | 201810518744.0 | 申请日: | 2018-05-25 |
公开(公告)号: | CN108410915B | 公开(公告)日: | 2022-07-15 |
发明(设计)人: | 李响;闫宝旭;陈相益;张艾;刘亚男;战佳勋;张晗;徐先宝;高小婷;张文娟 | 申请(专利权)人: | 东华大学 |
主分类号: | C12P7/56 | 分类号: | C12P7/56;C12N13/00 |
代理公司: | 上海申汇专利代理有限公司 31001 | 代理人: | 翁若莹;王婧 |
地址: | 200050 上*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 利用 低温 等离子体 发酵 促进 有机 废物 制备 乳酸 方法 | ||
本发明提供了一种利用低温等离子体电发酵促进有机废物制备乳酸的方法,其特征在于,包括:将含碳水化合物的有机废物与浓缩污泥混合,加水,得到混合物;将上述混合物置于电发酵反应器中进行厌氧发酵,每隔一段时间调节pH值,每隔一段时间放电进行等离子体电发酵;固液分离,得到含有乳酸的上层清液。该方法使用低温等离子体技术,通过放电强化,提高了有机废物及污泥混合发酵产生乳酸的含量。
技术领域
本发明属于环境保护技术领域,涉及到一种利用低温等离子体电发酵促进有机废物制备乳酸的方法。具体是通过自主研发的反应器,将高压脉冲等离子体放电技术与活性污泥厌氧发酵技术相结合,促进乳酸的产生。
背景技术
乳酸广泛应用于医疗、食品、化工等行业。通过乳酸菌,可以从含碳水化合物及蛋白质等基质中厌氧发酵生产大量乳酸。目前,有机废物(如厨余垃圾、食品垃圾等)资源化生产乳酸的方法(见如中国专利201110425458.8;200710117684.3:200610010049.0)一般需要以下几个步骤:将厨余垃圾预处理、酶水解(糖化)、接种乳酸菌、中温发酵及固液分离。这些方法都涉及了投加菌种、酶制剂、中温发酵等复杂操作。
通过电子传递能够促进生物活性Green Chemistry,2017,19:928-926.,由此可以推测,通过等离子体电发酵,也能促进微生物产生乳酸。其作用机理有两方面:一是产生活性物质作用于发酵体系,二是改变细胞膜的通透性。
等离子体是具有化学反应性的,表现出与其他物质状态不同的特异性能的气体,又称为物质的第四态。一般认为等离子体是由电子、正负离子、激发态的原子、分子以及自由基等粒子组成的,并表现出集体行为的一种准中性非凝聚系统。等离子体的应用技术因其特点而异。高温等离子体技术利用等离子体的物理特性;而低温等离子体技术则利用其中的高能电子(0~10eV)参与形成的物理、化学反应过程。
低温等离子体技术作为一种新型高级氧化技术,集臭氧氧化、微波辐射、紫外辐射及热解等效应于一体,无选择性、无需添加化学药剂且可以在常温常压下实现操作。
目前,还没有利用低温等离子体技术影响发酵过程,促进有机废物产乳酸方面的报道。
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利用低温等离子体电发酵促进有机废物制备乳酸的方法,可以有效地将低温等离子体脉冲放电技术和厌氧发酵技术相结合,促进乳酸产生。
为了达到上述目的,本发明提供了一种利用低温等离子体电发酵促进有机废物制备乳酸的方法,其特征在于,包括:将含碳水化合物的有机废物与浓缩污泥混合,加水,得到混合物;将上述混合物置于电发酵反应器中进行厌氧发酵,每隔一段时间调节pH值,每隔一段时间放电进行等离子体电发酵;固液分离,得到含有乳酸的上层清液。
优选地,所述的电发酵反应器包括反应器本体,地极不锈钢板和放电极不锈钢板相对设置于反应器本体内,放电极不锈钢板上设有多个放电针,所述的地极不锈钢板和放电极不锈钢板连接等离子体电源,用于对反应器本体内的含碳水化合物的有机废物与浓缩污泥的混合物进行等离子体电发酵。
优选地,所述的浓缩污泥来源于城市污水厂,含水率为95%-99%,更优选含水率99.1%;浓缩污泥的总悬浮固体浓度(TSS)为5-25g/L(VSS/TSS=0.51-0.77);更优选TSS为19.19g/L(其中VSS是有机物质,TSS是总悬浮物质,VSS/TSS是表征混合物的有机含量);浓缩污泥的C/N为7.0-9.0,更优选C/N为8.5的污泥。
优选地,所述的含碳水化合物的有机废物包括厨余垃圾或食品下脚料;经粉碎过10-40目筛;有机废物中总悬浮固体比例为0.1-0.7g/g;更优选总悬浮固体比例为0.38g/g。
优选地,所述的有机废物与浓缩污泥混合挥发性干重比范围为3.5-15.6,更优选为6;混合液的挥发性悬浮固体浓度VSS为20-55g/L,更优选为40g/L。
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