高固体浓度有机废弃物热－碱预处理后厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法
专利汇可以提供高固体浓度有机废弃物热－碱预处理后厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且高固体浓度有机废弃物热－ 碱 预处理后厌 氧 发酵 产挥发性 脂肪酸 的方法，属于有机固体废弃物资源化领域。本 发明 以城市 污泥 作为模式底物采用热－碱预处理，然后接种热胁迫处理并驯化后的厌氧 酸化 污泥作为种泥进行厌氧发酵，处理的城市污泥固体 质量 浓度可为3.7％－12.0％，挥发性脂肪酸最高的产率可达0.23g挥发性脂肪酸/g有机质，比未预处理污泥的发酵产酸提高20.1％－61.0％。本发明将固体废弃物中有机质特别是难降解的有机质 生物 转 化成 具有经济价值的产品；促使有机固体废弃物的减量化，缓解有机固体废弃物造成环境污染的问题；预处理和发酵过程所需的设备简单，操作方便，具有成本低廉、转化率高、发酵周期短、生产强度高等特点。，下面是高固体浓度有机废弃物热－碱预处理后厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法专利的具体信息内容。
1、一种将高固体浓度有机废弃物热-碱预处理后厌氧发酵产挥发性脂肪酸的 方法，其特征是在厌氧发酵产酸前将高固体浓度的模式底物城市污泥采用热-碱 预处理，促使污泥中有机质特别是难降解有机物融出转化为易被厌氧微生物利 用的可溶性有机质，然后将热胁迫处理并驯化后的厌氧酸化污泥作为种泥接种 进热-碱预处理后的城市污泥泥浆中厌氧发酵，产生以乙酸为主的目标产品挥发 性脂肪酸；
(1)厌氧酸化接种污泥的热处理与驯化：取自无锡柠檬酸厂上流式厌氧污 泥反应器UASB中的颗粒污泥静置24h，然后去除上层清液，将颗粒污泥在105 ℃加热2h，杀灭非芽孢产甲烷菌；取经加热处理过的颗粒污泥导入UASB中进 行驯化，进水为配制的20,000mg/L COD葡萄糖营养有机废水，35℃下驯化10d；
(2)热-碱预处理：预处理时的城市污泥泥浆固体质量浓度为3.7％-12.0％， 调节初始pH 8-12，在温度为20-90℃条件下处理1-10h，处理时需缓慢搅拌；
(3)厌氧发酵：预处理后的城市污泥泥浆接入驯化后的种泥10g VS/L，充 氮气1-5min，封口，35℃下发酵4-10d，采用摇床发酵，控制转速为120r/min， 发酵过程pH控制为8-12，发酵液中含有以乙酸为主的目标产品挥发性脂肪酸。
2、根据权利要求1所述的将高固体浓度有机废弃物热-碱预处理后厌氧发酵 产挥发性脂肪酸的方法，其特征是热-碱预处理最佳条件为：pH＝12，处理温度 为90℃，时间为2h及城市污泥泥浆固体质量浓度为7.4％。
3、根据权利要求1所述的将高固体浓度有机废弃物热-碱预处理后厌氧发酵 产挥发性脂肪酸的方法，其特征是厌氧发酵产酸的最佳条件为：pH＝10，发酵 时间为6d及城市污泥泥浆固体质量浓度为7.4％。
技术领域
一种将高固体浓度有机废弃物热-碱预处理后厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方 法，属于有机固体废弃物资源化领域，涉及一种将废弃生物质特别是难降解生 物质转化为挥发性脂肪酸的方法。
背景技术
发明内容
本发明的目的是提供一种将高固体浓度有机废弃物热-碱预处理后厌氧发酵 产挥发性脂肪酸的方法。本方法是一种强化废弃生物质特别是难降解生物质转 化为挥发性脂肪酸的工艺，通过有效的热-碱预处理方法，促进废弃生物质特别 是难降解的有机物融出，提高挥发性脂肪酸的产率，为有机固体废弃物提供一 条更有价值的资源化之路。
本发明的技术方案：一种将高固体浓度有机废弃物热-碱预处理后厌氧发酵 产挥发性脂肪酸的方法，在厌氧发酵产酸前将高固体浓度的模式底物城市污泥 采用热-碱预处理，促使污泥中有机质特别是难降解有机物融出转化为易被厌氧 微生物利用的可溶性有机质，然后将热胁迫处理并驯化后的厌氧酸化污泥作为 种泥接种进热-碱预处理后的城市污泥泥浆中厌氧发酵，产生以乙酸为主的目标 产品挥发性脂肪酸；
(1)厌氧酸化接种污泥的热处理与驯化：取自无锡柠檬酸厂上流式厌氧污 泥反应器UASB中的颗粒污泥静置24h，然后去除上层清液，将颗粒污泥在105 ℃加热2h，杀灭非芽孢产甲烷菌；取经加热处理过的颗粒污泥导入UASB中进 行驯化，进水为配制的20,000mg/L COD葡萄糖营养有机废水，35℃下驯化10d；
(2)热-碱预处理：预处理时的城市污泥泥浆固体质量浓度为3.7％-12.0％， 调节初始pH 8-12，在温度为20-90℃条件下处理1-10h，处理时需缓慢搅拌；
(3)厌氧发酵：预处理后的城市污泥泥浆接入驯化后的种泥10g VS/L，充 氮气1-5min，封口，35℃下发酵4-10d，采用摇床发酵，控制转速为120r/min， 发酵过程pH控制为8-12，发酵液中含有以乙酸为主的目标产品挥发性脂肪酸。
热-碱预处理最佳条件为：pH＝12，处理温度为90℃，时间为2h及城市污 泥泥浆固体质量浓度为7.4％。
厌氧发酵产酸的最佳条件为：pH＝10，发酵时间为6d及城市污泥泥浆固 体质量浓度为7.4％。
本发明的有益效果：利用有机固体废弃物作原料，通过热-碱预处理促使固 体废弃物中有机质特别是难降解的有机质高效融出，然后接入热胁迫处理并驯 化后的高效厌氧产酸菌群进行厌氧发酵，获得高附加值产品乙酸。第一大优点 是实现固体废弃物中有机质特别是难降解的有机质资源化的目标，回收高附加 值产品乙酸；第二大优点是促使固体废弃物中的有机质特别是难降解有机质高 效融出，大幅度增加了挥发性脂肪酸的产率，产率最高可达0.23g挥发性脂肪 酸/g挥发性固体(VS)，比未热-碱预处理污泥的发酵产挥发性脂肪酸产率提高 20.1％-61.0％，同时有效缩短了污泥产酸的发酵周期，提高了生产强度；第三大 优点经热-碱预处理和厌氧发酵产酸后，城市污泥减量化程度达到了 20.0％-38.5％，有效地促使了有机固体废弃物的减量化，一定程度上缓解了有机 固体废弃物造成环境污染的问题；第四大优点是预处理和发酵过程所需的设备 简单，操作方便，具有成本低廉、转化率高、发酵周期短、生产强度高等特点。
附图说明
图1预处理和未预处理污泥总酸产量过程变化。
图2预处理和未预处理污泥总酸产率、有机质去除率和总固体去除率比较。
图3预处理后不同污泥泥浆固体质量浓度发酵产生的总酸产量过程变化。
图4预处理后发酵过程不同pH条件下总酸产量过程变化。
具体实施方式
实施例1：
调节配制而成的固体质量浓度为7.4％的城市污泥混合液pH至12.0，密封 置于90℃条件下缓慢搅拌预处理2h。预处理后接入10g VS/L经热胁迫处理并 驯化的厌氧酸化种泥，充氮气3min，封口，35℃下发酵10d，采用摇床发酵， 转速为120r/min。发酵过程pH控制为10。取未经预处理的城市污泥，配制成 相同的固体浓度，发酵过程不控制pH，其余的发酵条件同经预处理污泥的发酵 条件。未预处理与经预处理后的城市污泥发酵产酸比较见图1和图2。相较于未 处理，总酸产量在预处理后提高了61.0％，并且酸的产量在发酵6d后基本保持 稳定。总酸产率、挥发性固体(VS)去除率和总固体(TS)去除率分别为0.23g挥 发性脂肪酸/g VS、60％和38.5％。
实施例2：
分别配制固体质量浓度为3.7％、5.0％、7.4％、9.0％和12.0％城市污泥混合 液。预处理条件和厌氧发酵产酸条件同实施例1。不同固体质量浓度条件下总酸 产量过程变化见图3。固体质量浓度为7.4％的城市污泥预处理后的泥浆挥发性 脂肪酸产量最高，相较于其它固体质量浓度，产量提高了18.7％-51.1％。
实施例3：
配制固体质量浓度为7.4％城市污泥混合液。预处理条件同实施例1。然后， 接入驯化后的种泥10g VS/L，充氮气3min，封口，35℃下发酵10d，采用摇 床发酵，转速为120r/min。发酵过程pH分别控制为8、9、10、11和12。不同 pH条件下，总酸产量过程变化见图4。发酵过程为pH 10时总酸产生量最高的， 相较于其它的pH条件，酸产量提高了4.5％-236.8％。
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