[发明专利]有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统及其使用方法

说明书

本发明涉及厌氧发酵及生物合成技术领域，提供了一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统及其使用方法，包括有机废物储液罐、厌氧发酵产酸反应器、固液分离装置、PHA菌群富集罐、PHA菌群扩大生长罐、PHA合成罐和回流罐。本发明通过设置厌氧发酵产酸、PHA菌群富集、PHA合成与提取、回流四个反应阶段，实现了有机废物的高值化利用，并且通过将PHA合成废水和PHA菌渣进行回流，提高了有机废物资源化利用率，能显著降低废水和废物排放，生物合成的PHA可代替传统石油基塑料，具有广阔的应用前景和经济价值。

技术领域

本发明涉及厌氧发酵及生物合成技术领域，尤其涉及一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统及其使用方法。

背景技术

随着近年来经济的快速发展，固体废物的利用已引起越来越多的关注。中国每年产生约2.32×10⁸吨城市垃圾，其中，大约有7.63×10⁷吨的固体废物被直接送往垃圾填埋场，有机废物具有易生物降解及易腐败变质等特点，因此，填埋有机废物仍含有潜在环境风险。

聚羟基脂肪酸酯，简称PHA，是由很多细菌合成的一种胞内聚酯，作为一种微生物合成塑料，具有传统化学合成塑料的特性和生物可降解性，PHA作为环境友好型材料而被人们广泛关注。但是通过纯培养获得PHA成本很高，并且目前利用有机废物合成PHA的产率和有机废物的利用率低，无法实现有机废物生物转换PHA的规模化和产业化。

发明内容

本发明提供一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统及其使用方法，充分利用合成过程的中间产物，有效提高了有机废物合成PHA的产率和有机废物的利用率，可以实现有机废物生产PHA的规模化和产业化。

本发明提供一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统，包括有机废物储液罐、厌氧发酵产酸反应器、固液分离装置、PHA菌群富集罐、PHA菌群扩大生长罐、PHA合成罐和回流罐；所述有机废物储液罐的出口通过所述厌氧发酵产酸反应器与所述固液分离装置的进口连通，所述固液分离装置的出口分别与所述PHA菌群富集罐、所述PHA菌群扩大生长罐、所述PHA合成罐和所述回流罐的进口连通；所述PHA菌群富集罐底部的出口与所述PHA菌群扩大生长罐的进口连通，所述PHA菌群扩大生长罐底部的出口与所述PHA合成罐的进口连通，所述PHA合成罐上部的出口与所述回流罐的进口连通，所述回流罐底部的出口与所述PHA菌群扩大生长罐的进口连通；所述PHA菌群富集罐、所述PHA菌群扩大生长罐、所述PHA合成罐底部的出口均与所述有机废物储液罐的进口连通。

根据本发明提供的一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统，所述有机废物储液罐通过过滤装置与所述厌氧发酵产酸反应器连通。

根据本发明提供的一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统，所述固液分离装置为反冲洗陶瓷膜分离装置。

根据本发明提供的一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统，所述厌氧发酵产酸反应器、所述固液分离装置、所述PHA菌群富集罐和所述回流罐的进口均设有计量泵。

根据本发明提供的一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统，所述PHA菌群富集罐、所述PHA菌群扩大生长罐、所述PHA合成罐和所述回流罐均连接有曝气装置。

根据本发明提供的一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统，所述有机废物储液罐设有加热装置、第一温度传感器和第一搅拌装置，所述厌氧发酵产酸反应器设有第一pH传感器、第二温度传感器和第二搅拌装置，所述PHA菌群富集罐、所述PHA菌群扩大生长罐及所述PHA合成罐均设有溶氧传感器、第二pH传感器和第三搅拌装置。

本发明还提供一种有机废物合成聚羟基脂肪酸酯的反应系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤(1)、将有机废物储液罐内的有机废物送入厌氧发酵产酸反应器厌氧发酵，以得到含有挥发性脂肪酸的发酵液；

步骤(2)、将发酵液送入固液分离装置分离纯化，以得到富含挥发性脂肪酸的清液；