[发明专利]一种废弃塑料和污泥共发酵产挥发性脂肪酸的方法

说明书

本发明公开了一种废弃塑料和污泥共发酵产挥发性脂肪酸的方法。该方法以废弃聚羟基烷脂肪酸酯塑料(PHA)和污泥为原料，厌氧共发酵生产优质VFA。与传统的有机物共发酵产CH₄不同，本发明利用高浓度PHA塑料对产CH₄起到抑制效应，一方面可以减少传统2‑溴乙基磺酸钠等产甲烷抑制剂的使用，另一方面可以利用PHA补充碳源，最终将废弃PHA塑料和污泥资源回收，获得优质的高乙酸发酵液。本发明不仅解决了目前所面临的剩余污泥数量庞大急需资源化处置问题，还可以缓解目前塑料对环境和人类健康造成严重威胁的现况。而且本发明厌氧共发酵生产的优质VFA具有更广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及塑料和污泥资源化回收技术领域，具体涉及一种废弃塑料和污泥共发酵产挥发性脂肪酸的方法。

背景技术

我国于2008年6月1日正式实施《国务院办公厅关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》(简称“限塑令”)，于2020年1月16日发布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》。相关文件指出：塑料在提供方便的同时，废弃的塑料做为一种污染物，当前主要通过物理，化学和生物方法降解去除，未得到资源化利用。目前尚未见到将塑料作为资源，回收产挥发性脂肪酸(VFA)的报道。

污泥厌氧发酵作为一种有效的碳源回收工艺，在减少污泥量、杀死粪便大肠菌群的同时能回收宝贵的资源，例如H₂、CH₄和VFA。相比于回收H₂和CH₄，VFA回收工艺简单，资源回收率高，可用于生产生物能源，并增强废水中生物营养物质的去除，但是挥发性脂肪酸品质不高(乙酸占比低于40％)限制了本技术的发展。

发明内容

本发明提供一种废弃塑料和污泥共发酵产挥发性脂肪酸的方法。该方法以废弃聚羟基烷脂肪酸酯塑料(PHA)和污泥为原料，厌氧共发酵生产优质VFA。实现PHA塑料和污泥的减量化、稳定化和资源化。该方法操作简单、发酵条件易于操作、VFA回收工艺简单、资源回收率高，具有良好的应用前景。与传统的有机物共发酵产CH₄不同，本发明利用高浓度PHA塑料对产CH₄起到抑制效应，一方面可以减少传统2-溴乙基磺酸钠等产甲烷抑制剂的使用，另一方面可以利用PHA补充碳源，最终能够达到将废弃PHA塑料和污泥资源回收，获得优质的高乙酸发酵液。

本发明所述的废弃塑料和污泥共发酵产挥发性脂肪酸的方法：取污水厂厌氧池的污泥，加入3-8倍体积的水，然后加入废弃聚羟基烷脂肪酸酯塑料颗粒，充氮气10-30min确保厌氧环境，密封后室温下进行厌氧共发酵，发酵期间体系的pH值控制在6-8之间；发酵完成后将发酵液离心分离，得到的上清液即为VFA发酵液。

所述污泥的初始TS为8-14g/L。

所述废弃聚羟基烷脂肪酸酯塑料来源于农用地膜、包装材料、卫生用品、纤维制品和塑料母粒中的一种或几种。

所述废弃聚羟基烷脂肪酸酯塑料经机械破碎得到直径小于5mm的颗粒。

所述的废弃聚羟基烷脂肪酸酯塑料颗粒与污泥质量比为10:1-1:10。

所述发酵的时间为10-40d。

所述发酵期间体系的pH值采用NaOH或HCl溶液进行调控。

所述的离心的速度为6000-8000r/min，离心时间为3-8min。

所述的VFA发酵液主要由乙酸组成，乙酸的质量含量不低于68％。

本发明通过前期预实验，对比了4种市售塑料，包括两种石油基聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)塑料和两种生物基PHA和聚乙酸酯(PLA)塑料，将其与污泥协同厌氧发酵，发现有且仅有PHA在室温条件下能迅速降解，转化为以乙酸为主要成分的优质挥发性脂肪酸。