專利名稱：一種連續(xù)發(fā)酵制備高丙酸含量短鏈脂肪酸的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術領域，涉及一種短鏈脂肪酸的制備方法。
背景技術：
已有研究表明，PHA (聚羥基脂肪酸酯)中PHV (聚羥基戊酸)含量的適當增加可以改善塑料的可塑性，其中通過提高發(fā)酵原料中的丙酸含量可以促進PHV的合成(Biotechnol.Bioeng.，2004, 85，569-579)。同時，城市污水廠除磷技術是目前解決富營養(yǎng)化問題的關鍵技術之一。據(jù)報道，當進水丙酸/乙酸碳摩爾比從0. 16提高為2. 06時，除磷效率相應從68. 1% 提高至 93. 5%(Water Research, 2004，38(1) : 27-36)。鑒于我國城市污水廠進水 COD偏低，其中短鏈脂肪酸(SCFAs，包括乙酸和丙酸)的含量更低，因此，增加污水中的丙酸含量(與乙酸相比)，更有利于除磷效果的提高。 有研究報道，將污水廠產(chǎn)生的污泥進行發(fā)酵，可以產(chǎn)生富含短鏈脂肪酸的發(fā)酵液(Environmental Science and Technology, 2006，40:2025-2029),并可以通過加入大米或廚余垃圾提高污泥產(chǎn)生的短鏈脂肪酸中的丙酸含量(中國發(fā)明專利200810035585. 5 ;Environmental Science and Technology, 2009，43 (12) : 4373-4380)。但是，丙酸的含量最聞不超過50%,有待于進一步提聞。目前，用于微生物產(chǎn)物生產(chǎn)的主要工藝包括連續(xù)發(fā)酵和間歇發(fā)酵。連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)丙酸的原理是通過向發(fā)酵罐內(nèi)連續(xù)加入培養(yǎng)液和取出發(fā)酵液，可使發(fā)酵罐中的微生物一直維持在生長的某個階段、同時降低代謝產(chǎn)物的積累，培養(yǎng)液濃度和代謝產(chǎn)品含量相對穩(wěn)定，微生物在整個發(fā)酵過程中即可始終維持在穩(wěn)定狀態(tài)。與間歇發(fā)酵相比，連續(xù)發(fā)酵具有產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量穩(wěn)定、發(fā)酵周期短、設備利用率高、易對過程進行優(yōu)化等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術的缺陷而提供一種短鏈脂肪酸的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種短鏈脂肪酸的制備方法，包含以下步驟(I)將污泥、廚余垃圾及堿混合并注入?yún)捬跛獍l(fā)酵罐，進行厭氧發(fā)酵；(2)每間隔一段時間從厭氧發(fā)酵反應器中排出部分體積的發(fā)酵混合物，再加入新鮮污泥、廚余垃圾及堿；(3)將排出的混合物離心，取出部分的離心下層固態(tài)物質(zhì)(其它外排)加入水后在懸浮振蕩器混合，然后與步驟(2)中的新鮮污泥、廚余垃圾及堿一同注入到厭氧水解發(fā)酵罐；取離心上清液到滅菌爐中滅菌，冷卻至室溫后，pH調(diào)至6-8，并注入到厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中；(4)制備丙酸桿菌的種子培養(yǎng)液，并將其加入到厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中進行發(fā)酵產(chǎn)丙酸；(5)每隔一段時間從厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中排出部分體積的發(fā)酵液，經(jīng)離心后獲得富含丙酸的發(fā)酵上清液液，同時向厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中補加滅菌過的離心上清液及丙酸桿菌種子培養(yǎng)液。所述的堿為氫氧化鈣(Ca (OH)2X所述的步驟(I)污泥為城市污水廠初沉污泥或濃縮池剩余污泥，其中，總懸浮固體(TSS)含量為15-25g/L、揮發(fā)性懸浮固體/總懸浮固體(VS/TS)大于等于0. 65、含水率大于98. 0%。所述的步驟(I)廚余垃圾為剔除筷子、碎骨、塑料、紙片、碎片等廢物后，經(jīng)粉碎機粉碎，過10目篩的垃圾，其含水率為65%-90%，TCOD為75 150g/L。所述的步驟(I)污泥與廚余垃圾按干重質(zhì)量比0. 3:1 0. 08:1混合，優(yōu)選為0. 18:1 ;混合后加水稀釋TCOD為25-45g/L。
所述的步驟(I)厭氧發(fā)酵的溫度為10 65°C，優(yōu)選25°C所述的步驟(I)中堿的加入量是污泥與廚余垃圾混合物干重總量的0. 5^1. 5%，優(yōu)選1%。所述的步驟(2)中的間隔時間為20 28h，優(yōu)選24h。所述的步驟(2)中發(fā)酵混合物的排出體積為加入反應器中總混合物體積的1/2-1/5，優(yōu)選 1/3。所述的步驟(2)中新鮮污泥、廚余垃圾混合物的加入體積是排出混合物體積的30 70%，優(yōu)選50% ;堿的加入量是所加新鮮污泥與廚余垃圾混合干重的f 10%，優(yōu)選3%。所述的步驟(3)離心轉速為1500 3500rpm,優(yōu)選2500rpm,離心時間為2 8min,優(yōu)選 5min。所述的步驟(3)中滅菌溫度121°C，壓力0. IlOMPa時間10 30min，優(yōu)選20min。所述的步驟(3)中所取的離心下層固態(tài)物質(zhì)的干重占總脫水固態(tài)物質(zhì)干重的30 70%,優(yōu)選 50%o所述的步驟(3)中加入水后使注入?yún)捬跛夥磻鞯幕旌衔锕腆w濃度為20_22g/L0所述的步驟(4)中的接種量是5% 15%，優(yōu)選10%。所述的步驟(4)中發(fā)酵產(chǎn)丙酸的溫度為25 35°C，優(yōu)選30°C ;pH為6 8，優(yōu)選pH=7。所述的步驟(5)中間隔時間是指20 28h，優(yōu)選24h。所述的步驟(5)中發(fā)酵液的排出體積為發(fā)酵罐所有液體的1/3 1/5，優(yōu)選1/4。所述的步驟(5)中補加新鮮發(fā)酵液是排出發(fā)酵液體積的959^85%，優(yōu)選90%。所述的步驟(5)中的丙酸桿菌接種量是排出發(fā)酵液體積的5% 15%,優(yōu)選10%。所述的步驟(5 )中的發(fā)酵液離心轉速500 2000rpm,優(yōu)選IOOOrpm,離心時間I 5min,優(yōu)選 3min。所述的步驟(5)中，發(fā)酵上清液中丙酸的濃度為9. 5 16. 8gC0D/L。所述的短鏈脂肪酸包括乙酸、丙酸、異丁酸、正丁酸、異戊酸和正戊酸。短鏈脂肪酸的取值范圍由具體的工藝決定，在本方法中，步驟(5)中制得的發(fā)酵上清液中乙酸含量為2. 2-4. 8gC0D/L，丙酸的含量范圍在 9. 5-16. 8g C0D/L，異丁酸為 I. 2-2. 5g C0D/L。本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果
(I)利用廚余垃圾及在弱堿條件下促進污泥預發(fā)酵產(chǎn)生合成丙酸所需要的底物。(2)污泥與廚余垃圾揮發(fā)性物質(zhì)減量近30%。(3)污泥最終的發(fā)酵液中丙酸含量達到71. 2% (C0D當量比)。


圖I為本發(fā)明實施例中連續(xù)發(fā)酵制備高丙酸含量短鏈脂肪酸的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖進一步說明本發(fā)明。對發(fā)酵上清液液檢測指標包括濾液總體積、短鏈脂肪酸(SCFAs)、VSS等。實施例I (I)如圖I所示，分別取6L城市生活污水廠濃縮池剩余污泥(TSS 20g/L、VSS14g/L)、5. 3L食堂廚余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、紙片、碎片等廢物，經(jīng)粉碎機粉碎，過10目篩，獲得含水率為85%，TCOD為96g/L)，污泥與廚余垃圾干重質(zhì)量比0. 18:1，加自來水15. 7L，注入到30L的厭氧水解發(fā)酵罐(罐內(nèi)混合物體積約為27L)，初始TCOD為30gC0D/L，同時加Ca (OH) 27. 8g (即Ca(OH)2的質(zhì)量為所加混合物干重的1%)，室溫下(25°C)攪拌，厭氧發(fā)酵；(2)每隔24h從厭氧水解發(fā)酵反應器中取出9L混合物(占總混合物體積的1/3)，再往厭氧發(fā)酵反應器中補充4. 5L新鮮污泥與廚余垃圾混合物(新鮮物質(zhì)補加比例為排出混合物體積的50%)和Ca(OH)2 3. 9g (為所加新鮮混合物干重的3%)；(3)將排出的混合物在2500rpm離心5min，獲得約8. 5L的發(fā)酵上清液和0. 5L脫水泥餅。將脫水后的0. 25L泥餅(占總脫水泥餅的50%)及4. 25L自來水注入到懸浮振蕩器振蕩，經(jīng)充分混合物后(含固濃度為20. 97g/L)加入到厭氧水解發(fā)酵罐；將8. 5L清液注入滅菌爐，在溫度121°C、壓力0. IlOMPa滅菌20min，冷卻至室溫后，用Ca(OH)2乳液調(diào)節(jié)pH為7，注入到40L的厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中；(4)制備丙酸桿菌的種子培養(yǎng)液3.3L(需富集4日，按附表I進行，在此4日內(nèi)，繼續(xù)在厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中蓄積脫水上清液至33L)，按10%接種至厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中，在30°C環(huán)境下，用Ca(OH)2乳液維持pH=7并厭氧發(fā)酵；(5)每隔24h將厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中9L (為總體積的1/4)的發(fā)酵液外排，并向厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐補加8L (丙酸桿菌接種量是排出發(fā)酵液體積的90%)滅菌脫水上清液及已制備好的丙酸桿菌種子培養(yǎng)液IL (丙酸桿菌接種量是排出發(fā)酵液體積的10%)。將排出的發(fā)酵液在IOOOrpm離心5min，獲得8. 6L富含丙酸的發(fā)酵液上清液。經(jīng)分析，污泥與廚余垃圾混合物揮發(fā)性有機物質(zhì)可減量27. 8%，最終發(fā)酵上清液丙酸為16. 76gC0D/L，占總酸的71. 2%。實施例2(I)分別取9L城市生活污水廠濃縮池剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L)、4.8L食堂廚余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、紙片、碎片等廢物，經(jīng)粉碎機粉碎，過10目篩，獲得含水率為65%，TCOD為150g/L)，加自來水13. 2L，污泥與廚余垃圾干重質(zhì)量比0.3:1，注入到30L的厭氧水解發(fā)酵罐(罐內(nèi)混合物體積約為27L)，初始TCOD為30gC0D/L，同時補加Ca(OH)2Il. 8g (即Ca(OH)2的質(zhì)量為所加混合物干重的I. 5%)，室溫下(25°C )攪拌，厭氧發(fā)酵；(2)每隔28h從厭氧水解發(fā)酵反應器中取出混合物9L (占總混合物體積的1/3)，再往厭氧發(fā)酵反應器中補充6. 3L新鮮污泥與廚余垃圾混合物(新鮮物質(zhì)補加比例50%)和Ca(OH)2IS. 4g (為所加新鮮混合物干重的10%)；(3)將排出的混合物在1500rpm離心2min，獲得約8. 5L的發(fā)酵上清液、0. 5L脫水泥餅。將脫水后的0. 15L泥餅(占總脫水泥餅的30%)及2. 55L自來水注入懸浮振蕩器振蕩，充分混合后(含固濃度為21. 42g/L)加入到厭氧水解發(fā)酵罐；將8. 5L清液注入滅菌爐，在溫度121°C、壓力0. IlOMPa滅菌lOmin，冷卻至室溫后，用Ca (OH)2乳液調(diào)節(jié)pH為7，注入到40L的厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中；(4)制備丙酸桿菌的種子培養(yǎng)液I. 6L (需富集4日后，在此4日內(nèi)，蓄積脫水上清液至32L)，按5%接種至厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中，在35°C環(huán)境下，用Ca(OH)2乳液維持pH=8厭氧 發(fā)酵；(5)每隔28h將厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中8. 4L (占總體積的1/4)的發(fā)酵混合物外排，并向厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐補加8L (占外排體積的95%)滅菌脫水上清液及已制備好的丙酸桿菌種子培養(yǎng)液0. 4L (占外排體積的5%)。將排出的發(fā)酵混合物在500rpm離心lmin，獲得8L富含丙酸的發(fā)酵液上清液。經(jīng)分析，污泥與廚余垃圾混合物揮發(fā)性有機物質(zhì)可減量26. 5%，最終發(fā)酵上清液中丙酸為9. 54gC0D/L (占總酸的62. 5%)實施例3(I)分別取2. 9L城市生活污水廠濃縮池剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L)、5. 8L食堂廚余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、紙片、碎片等廢物，經(jīng)粉碎機粉碎，過10目篩，獲得含水率為90%，TCOD為75g/L)，加自來水18. 3L，污泥與廚余垃圾干重質(zhì)量比0. 08:1，注入到30L的厭氧水解發(fā)酵罐，初始TCOD為30gC0D/L，同時補加Ca (OH) 23. 9g (即Ca(OH)2的質(zhì)量為所加混合物干重的0. 5%)，室溫(25°C)攪拌，厭氧發(fā)酵；(2)每隔20h從厭氧水解發(fā)酵反應器中取出混合物9L (占總混合物體積的1/3)，再往厭氧發(fā)酵反應器中補充2. 7L新鮮污泥與廚余垃圾混合物(新鮮物質(zhì)補加比例30%)和Ca(OH)2O. 78g (即Ca(OH)2的質(zhì)量為所加新鮮混合物干重的1%)；(3)將排出的發(fā)酵混合物在3500rpm離心8min，獲得約8. 5L的發(fā)酵上清液、0. 5L脫水泥餅。將脫水后的0. 35L泥餅(占總脫水泥餅的70%)及5. 95L自來水注入到懸浮振蕩器振蕩，經(jīng)充分混合后(含固濃度為21. 87g/L)加入到厭氧水解發(fā)酵罐；將8. 5L脫水上清液注入滅菌爐，在溫度121°C、壓力0. IlOMPa滅菌30min，冷卻至室溫后，用Ca(OH)2乳液調(diào)節(jié)PH為7，注入到40L的厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中；(4)制備丙酸桿菌的種子培養(yǎng)液4L(需富集4日，在此4日內(nèi)，繼續(xù)在厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中蓄積脫水上清液至26L)，按15%接種至厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中，在25°C環(huán)境下，用Ca(OH)2乳液維持PH=6厭氧發(fā)酵；(5)每隔20h將厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中IOL (總體積的1/3)的發(fā)酵液外排，并向厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐補加8. 5L (外排體積的85%)滅菌脫水上清液及已制備好的丙酸桿菌種子培養(yǎng)液I. 5L (外排體積的15%)。將排出的發(fā)酵液在IOOOrpm離心5min，獲得9. 5L富含丙酸的發(fā)酵液。經(jīng)分析，污泥與廚余垃圾混合物揮發(fā)性有機物質(zhì)可減量24. 5%，發(fā)酵上清液丙酸為15. 78gC0D/L，占總酸的 64. 2%。實施例4(I)分別取6L城市生活污水廠濃縮池剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L)、5.3L食堂廚余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、紙片、碎片等廢物，經(jīng)粉碎機粉碎，過10目篩，獲得含水率為85%，TCOD為96g/L)，加自來水15. 7L，污泥與廚余垃圾干重質(zhì)量比0. 18:1，注入到30L的厭氧水解發(fā)酵罐，初始TCOD為30gC0D/L，同時補加Ca (OH) 27. 8g (即Ca(OH)2的質(zhì)量為所加混合物干重的1%)，在溫度10°C下攪拌厭氧發(fā)酵；(2)每隔24h從厭氧水解發(fā)酵反應器中取出5.4L (總混合物體積的1/5)，再往厭氧發(fā)酵反應器中補充2. 7L新鮮污泥與廚余垃圾混合物(新鮮物質(zhì)補加比例50%)和 Ca (OH) 22. 4g (即Ca(OH)2的質(zhì)量為所加新鮮混合物干重的3%)。(3)將排出的發(fā)酵混合物在2500rpm離心5min，獲得約5L的發(fā)酵上清液、0. 4L脫水泥餅。將脫水后的0. 2L泥餅(占總脫水泥餅的50%)及2. 5L自來水注入懸浮振蕩器振蕩，充分混合物(含固濃度為21. 71g/L)后加入到厭氧水解發(fā)酵罐；將上清液注入到滅菌爐，在121°C、0. IlOMPa滅菌20min，冷卻至室溫后，用Ca(OH)2乳液調(diào)節(jié)pH為7，注入到40L的厭
氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中。(4)制備丙酸桿菌的種子培養(yǎng)液2. IL (需富集4日，在此4日內(nèi)，繼續(xù)在厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中蓄積脫水上清液至21L)，按10%接種至厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中，在30°C環(huán)境下，用Ca(OH)2乳液維持pH=7厭氧發(fā)酵。(5)每隔24h將厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中4. 6L (總體積的1/5)的發(fā)酵混合物外排，并向厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中補加4. IL (外排體積的90%)滅菌脫水上清液及已制備好的丙酸桿菌種子培養(yǎng)液0. 5L (外排體積的10%)。將排出的混合物在IOOOrpm離心5min，獲得4. 4L富含丙酸的發(fā)酵液。經(jīng)分析，污泥與廚余垃圾混合物揮發(fā)性有機物質(zhì)可減量25. 3%，發(fā)酵上清液中丙酸為 13. 14gC0D/L (占總酸的 68. 3%)。實施例5(I)分別取6L城市生活污水廠濃縮池剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L)、5.3L食堂廚余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、紙片、碎片等廢物，經(jīng)粉碎機粉碎，過10目篩，獲得含水率為85%，TCOD為96g/L)，加自來水15. 7L，污泥與廚余垃圾干重質(zhì)量比0. 18:1，注入到30L的厭氧水解發(fā)酵罐，初始TCOD為30gC0D/L，同時補加Ca (OH) 27. 8g (即Ca(OH)2的質(zhì)量為所加混合物干重的1%)，在溫度65°C下攪拌，進行厭氧發(fā)酵。(2)每隔24h從厭氧水解發(fā)酵反應器中取出13. 5L (總混合物體積的1/2)，再往厭氧發(fā)酵反應器中補充4. 05L新鮮污泥與廚余垃圾混合物(新鮮物質(zhì)補加比例30%)和Ca (OH) 23. 53g (即Ca(OH)2的質(zhì)量為所加新鮮混合物干重的3%)。(3)將排出的混合物在2500rpm離心5min，獲得約12. 2L的發(fā)酵上清液、I. 3L脫水泥餅。將0. 9L脫水后的泥餅(占總脫水泥餅的70%)及8. 55L自來水注入到懸浮振蕩器振蕩，充分混合后(含固濃度21. 85g/L)加入到厭氧水解發(fā)酵罐；將上清液注入到滅菌爐，在121°C、0. IlOMPa滅菌20min，冷卻至室溫后，用Ca (OH) 2乳液調(diào)節(jié)pH為7，注入到40L的厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中。(4)制備丙酸桿菌的種子培養(yǎng)液3. 3L (需富集4日，在此4日，蓄積脫水上清液至33L)，按10%接種至厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中，在30°C環(huán)境下，用0&(011)2乳液維持？11=7厭氧發(fā)酵。(5)每隔24h將厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中12. IL (總體積的1/3)的混合物外排，并向厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐補加10. 9L (外排體積的90%)滅菌脫水上清液及制備好的丙酸桿菌種子培養(yǎng)液I. 2L(外排體積的10%)。將排出的混合物在IOOOrpm離心5min，獲得11. 5L富含丙酸的發(fā)酵液。
經(jīng)分析，污泥與廚余垃圾混合物揮發(fā)性有機物質(zhì)可減量24. 8%，發(fā)酵上清液含丙酸12. 53gC0D/L (占總酸的 68.3%)。針對上述實施例1-5給出的測試數(shù)據(jù)，將其與現(xiàn)有技術對比有如下優(yōu)點I.聯(lián)合污泥與廚余垃圾產(chǎn)丙酸的方法未見報道。2.與其他純菌產(chǎn)丙酸相比，該新方法將廢物資源化利用，而現(xiàn)有產(chǎn)丙酸技術使用的基質(zhì)都是純化學藥劑，成本較貴。3.該方法與現(xiàn)有利用污泥發(fā)酵產(chǎn)酸相比，產(chǎn)量大大提高，能獲得高達16. 7g COD/L的丙酸及含量高達71%，而傳統(tǒng)的厭氧堿性發(fā)酵產(chǎn)酸獲得的丙酸含量僅l_3g C0D/L，含量最聞僅20%。4.該方法與傳統(tǒng)的污泥與廚余垃圾發(fā)酵相比，產(chǎn)量大大提高，能獲得高達16. 7gC0D/L的丙酸及含量高達71%，而傳統(tǒng)污泥與廚余垃圾厭氧弱堿性(pH=8)發(fā)酵產(chǎn)酸獲得的丙酸含量僅5-8g C0D/L，含量最高僅48%。表I為本發(fā)明實施例中丙酸桿菌富集培養(yǎng)基。表I
權利要求
1.一種連續(xù)發(fā)酵制備高丙酸含量短鏈脂肪酸的方法，其特征在于包含以下步驟 (1)將污泥、廚余垃圾及堿混合，進行厭氧發(fā)酵； (2)每隔一段時間從厭氧發(fā)酵反應器中排出部分體積的發(fā)酵混合物，再加入新鮮污泥、廚余垃圾及堿； (3 )將排出的混合物離心，取一定量的離心下層固態(tài)物質(zhì)加入水后在懸浮振蕩器混合后，與步驟(2)中的新鮮污泥、廚余垃圾及堿一同注入到厭氧水解發(fā)酵罐；取離心上清液到滅菌爐中滅菌，冷卻至室溫后，PH調(diào)至6-8，并注入到厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中； (4)制備丙酸桿菌的種子培養(yǎng)液，并將其加入到厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中進行發(fā)酵產(chǎn)丙酸； (5)每隔一段時間從厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中排出部分體積的發(fā)酵液，經(jīng)離心后獲得富含丙酸的發(fā)酵上清液，同時向厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中補加滅菌過的離心上清液及丙酸桿菌種子培養(yǎng)液。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述的堿為氫氧化鈣； 或所述的步驟(I)污泥為城市污水廠初沉污泥或濃縮池剩余污泥，其中，總懸浮固體含量為15-25g/L、揮發(fā)性懸浮固體/總懸浮固體(VS/TS)大于等于0. 65、含水率大于98. 0% ； 或所述的步驟(I)廚余垃圾為剔除筷子、碎骨、塑料、紙片、碎片后，經(jīng)粉碎機粉碎，過10目篩的垃圾，其含水率為65%-90%，TCOD為75 150g/L。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述的步驟(I)污泥與廚余垃圾按干重質(zhì)量比0. 3:1 0. 08:1混合，優(yōu)選為0. 18:1 ;混合后加水稀釋TCOD為25_45g/L。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述的步驟(I)厭氧發(fā)酵的溫度為10 65°C，優(yōu)選 25 °C ； 或所述的步驟(I)中堿的加入量是污泥與廚余垃圾混合物干重總量的0. 5^1. 5%，優(yōu)選1%。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述的步驟(2)中的間隔時間為2(T28h，優(yōu)選24h ； 或所述的步驟(2)中發(fā)酵混合物的排出體積為加入反應器中總混合物體積的1/2-1/5，優(yōu)選 1/3 ； 或所述的步驟(2)中新鮮污泥、廚余垃圾混合物的加入體積是排出混合物體積的30 70%，優(yōu)選50% ;堿的加入量是所加新鮮污泥與廚余垃圾混合干重的f 10%，優(yōu)選3%。
6.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述的步驟(3)離心轉速為1500 3500印111,優(yōu)選2500rpm,離心時間為2 8min,優(yōu)選5min ； 或所述的步驟(3)中滅菌溫度121°C，壓力0. IlOMPa時間10 30min，優(yōu)選20min。
7.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述的步驟(3)中所取的固態(tài)物質(zhì)的干重占總脫水固態(tài)物質(zhì)干重的30 70%，優(yōu)選50% ； 或所述的步驟(3)中加入水后使注入?yún)捬跛夥磻鞯幕旌衔锕腆w濃度為20-22g/L。
8.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述的步驟(4)中的接種量是5% 15%，優(yōu)選10% ； 或所述的步驟(4)中發(fā)酵產(chǎn)丙酸的溫度為25 35°C，優(yōu)選30°C ;pH為6 8，優(yōu)選pH=7。
9.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述的步驟(5)中間隔時間是指2(T28h，優(yōu)選24h ； 或所述的步驟(5)中發(fā)酵液的排出體積為發(fā)酵罐所有液體的1/3 1/5，優(yōu)選1/4 ； 或所述的步驟(5)中補加新鮮發(fā)酵液是排出發(fā)酵液體積的959^85%，優(yōu)選90%。
10.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于所述的步驟(5)中的丙酸桿菌接種量是排出發(fā)酵液體積的5% 15%，優(yōu)選10% ； 或所述的步驟(5)中的發(fā)酵液離心轉速500 2000rpm,優(yōu)選IOOOrpm,離心時間I 5min,優(yōu)選3min ； 或所述的步驟(5)中的發(fā)酵上清液中丙酸的濃度為9. 5 16. 8gCOD/L。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術領域，涉及一種短鏈脂肪酸的制備方法。包含如下步驟(1)將污泥、廚余垃圾及堿混合進行厭氧發(fā)酵；(2)每隔一段時間從反應器中排出部分發(fā)酵混合物，再加入新鮮污泥、廚余垃圾及堿；(3)將排出的混合物離心，取一定量的離心下層固態(tài)物質(zhì)加入水后在懸浮振蕩器混合后，與步驟(2)中的新鮮污泥、廚余垃圾及堿一同注入到厭氧水解發(fā)酵罐；取離心上清液到滅菌爐中滅菌，冷卻并注入到厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵罐中；(4)制備丙酸桿菌的種子培養(yǎng)液，并將其加入到厭氧發(fā)酵罐中進行發(fā)酵產(chǎn)丙酸；(5)從厭氧發(fā)酵罐中排出部分發(fā)酵液，經(jīng)離心后獲得富含丙酸的發(fā)酵液，同時向厭氧發(fā)酵罐中補加滅菌過的離心上清液及丙酸桿菌種子培養(yǎng)液。
文檔編號C12R1/01GK102796774SQ20121026036
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權日2012年7月18日
發(fā)明者陳銀廣, 李響, 孟凡松 申請人:同濟大學