短鏈揮發(fā)性脂肪酸及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種短鏈揮發(fā)性脂肪酸及其制備方法，該短鏈揮發(fā)性脂肪酸的制備方法為：采用污泥作為發(fā)酵基物；在發(fā)酵基物中加入亞硝酸鈉，酸性環(huán)境下進(jìn)行預(yù)處理，然后在堿性條件下厭氧發(fā)酵得到短鏈揮發(fā)性脂肪酸。本發(fā)明以污水處理廠污泥為原料，采用游離亞硝酸預(yù)處理和堿性厭氧發(fā)酵聯(lián)合處理污泥，通過控制體系中游離亞硝酸的濃度，預(yù)處理時(shí)間，發(fā)酵pH值以及污泥中微生物的作用將污泥中的非水溶解狀態(tài)的污泥有機(jī)物最大程度的轉(zhuǎn)化為短鏈揮發(fā)性脂肪酸，在對(duì)污泥進(jìn)行資源化利用、減少其對(duì)環(huán)境污染的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了污泥生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量并縮短反應(yīng)時(shí)間，具有產(chǎn)物產(chǎn)量高、制備方法簡(jiǎn)單、節(jié)能降耗、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)。
【專利說(shuō)明】短鏈揮發(fā)性脂肪酸及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種短鏈揮發(fā)性脂肪酸及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]廢水生物同步脫氮除磷工藝是遏制水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要處理手段?；钚晕勰囿w系中的微生物在去除氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過程中，需要同化大量的溶解性有機(jī)化合物，例如，短鏈揮發(fā)性脂肪酸(包括乙酸、丙酸，丁酸等然而，在大多數(shù)情況下，廢水中的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量往往不足，不能夠滿足污水處理體系中微生物脫氮除磷的需求，尤其在中國(guó)南方城市污水中的有機(jī)物濃度更是匱乏。為了避免額外投加化學(xué)藥劑，污泥厭氧發(fā)酵近年來(lái)得到各國(guó)學(xué)者的青睞，因?yàn)槲勰鄥捬醢l(fā)酵不僅實(shí)現(xiàn)污泥減量化而且能夠回收能源(如短鏈揮發(fā)性脂肪酸)。同時(shí)污泥發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈揮發(fā)性脂肪酸可以補(bǔ)充生物脫氮除磷系統(tǒng)中微生物所需的碳源，提高生物脫氮除磷的效率。
[0003]污泥厭氧發(fā)酵包括水解、酸化和產(chǎn)甲烷三個(gè)過程，短鏈揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)生于酸化階段。一般來(lái)說(shuō)，水解速率緩慢及產(chǎn)生的短鏈揮發(fā)性脂肪酸極易被產(chǎn)甲烷菌所消耗是產(chǎn)酸效率低下的主要原因。若能夠加速污泥的水解速率，同時(shí)抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，就可以在縮短系統(tǒng)水力停留時(shí)間的基礎(chǔ)上使得短鏈揮發(fā)性脂肪酸得到大量的積累。目前，提高污泥水解速率的方法有:熱處理、熱化學(xué)處理、機(jī)械處理、超聲波處理及酶處理等，然而由于上述預(yù)處理方式需要較高能量輸入或者化學(xué)試劑的消耗，這些預(yù)處理方法的在實(shí)際應(yīng)用中受到了很大的限制。另外，上述預(yù)處理方法大多在于提高污泥水解速率，而未同時(shí)促進(jìn)污泥水解，產(chǎn)酸效率以及抑制產(chǎn)甲烷的方法進(jìn)行研宄。
[0004]近年來(lái)，游離亞硝酸(亞硝酸鹽的質(zhì)子化形態(tài))對(duì)厭氧生物膜的破壞作用得到廣泛研宄，游離亞硝酸對(duì)污泥的胞外聚合物及細(xì)胞壁/膜具有極強(qiáng)的破碎作用，進(jìn)而可以提高污泥厭氧發(fā)酵的水解速率。同時(shí)，堿性環(huán)境(例如邱=10)對(duì)產(chǎn)甲烷菌有較強(qiáng)的抑制作用，可以減少厭氧發(fā)酵過程中短鏈揮發(fā)性脂肪酸的消耗。然而，關(guān)于聯(lián)合游離亞硝酸-堿性發(fā)酵促進(jìn)短鏈揮發(fā)性脂肪酸的研宄至今尚未報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中短鏈揮發(fā)性脂肪酸效率產(chǎn)量低下且發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)(一般20?30(1)等缺陷，提供一種產(chǎn)物產(chǎn)量高、制備方法簡(jiǎn)單、節(jié)能降耗、運(yùn)行成本低，利用游離亞硝酸預(yù)處理聯(lián)合堿性厭氧發(fā)酵處理污泥生產(chǎn)短鏈揮發(fā)性脂肪酸的方法，還提供了采用前述制備方法制備得到的短鏈揮發(fā)性脂肪酸。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，提供了一種短鏈揮發(fā)性脂肪酸的制備方法，包括以下步驟:
[0007](1)將采用污泥作為發(fā)酵基物；
[0008](2)在發(fā)酵基物中加入亞硝酸鈉，酸性環(huán)境下進(jìn)行預(yù)處理，然后厭氧堿性發(fā)酵得到短鏈揮發(fā)性脂肪酸。
[0009]上述的制備方法，優(yōu)選的，步驟⑴中將污泥在41下自然沉淀2處后，去除上清液得到發(fā)酵基物；污泥包括初沉污泥和/或剩余污泥。
[0010]上述的制備方法，優(yōu)選的，初沉污泥的質(zhì)量百分含量為0%?40% ；剩余污泥的質(zhì)量百分含量為60%?100%。
[0011]上述的制備方法，優(yōu)選的，步驟(2)中，向發(fā)酵基物中加入亞硝酸鈉后，調(diào)節(jié)邱為6±0丨1，控制游離亞硝酸的濃度為0.51?3.08呢圓021。當(dāng)游離亞硝酸濃度在0.51?3.08^順021范圍內(nèi)都能促進(jìn)污泥中顆粒狀有機(jī)物的水解，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成短鏈揮發(fā)性脂肪酸，并在一定的范圍內(nèi)隨著游離亞硝酸的濃度增加，對(duì)污泥系統(tǒng)上清液中溶解性的促進(jìn)作用越明顯，短鏈揮發(fā)性脂肪酸的積累量也隨之強(qiáng)化。但是綜合考慮到材料的投加及短鏈揮發(fā)性脂肪酸的積累量的關(guān)系，本發(fā)明采用較為理想的游離亞硝酸濃度控制在1.54呢圓02-釀。
[0012]上述的制備方法，優(yōu)選的，步驟⑵中預(yù)處理步驟為將發(fā)酵基物和亞硝酸鈉進(jìn)行機(jī)械攪拌24?72匕。
[0013]上述的制備方法，優(yōu)選的，機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為100?13011)111/111111，進(jìn)一步的，機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為12011)111/111111。
[0014]上述的制備方法，優(yōu)選的，機(jī)械攪拌的攪拌時(shí)間為24?7211，進(jìn)一步的，攪拌時(shí)間為 4811 ；
[0015]上述的制備方法，優(yōu)選的，攪拌溫度為20^0.1X:。
[0016]上述的制備方法，優(yōu)選的，厭氧發(fā)酵的溫度為30?401，進(jìn)一步的，厭氧發(fā)酵的溫度為33?371。
[0017]上述的制備方法，優(yōu)選的，厭氧發(fā)酵的邱為9?11，厭氧發(fā)酵的邱為9.5?10.5。
[0018]上述的制備方法，優(yōu)選的，厭氧發(fā)酵的時(shí)間為1?5(1。
[0019]作為本發(fā)明的同一技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種的制備方法制備得到的短鏈揮發(fā)性脂肪酸。
[0020]本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于:
[0021]游離亞硝酸或價(jià)是亞硝酸鹽在水體的質(zhì)子化形態(tài)，游離亞硝酸的濃度可以通過公式艦=、―則/ (…10，，[= 6 (―))，其中3臓為勵(lì)2—的濃度，1?為離子平衡常數(shù)，1(1 )，邱分別為水體的溫度和邱值。游離亞硝酸對(duì)污水廠中大多數(shù)微生物具有極強(qiáng)的破壞作用。污泥表面依附了大量的胞外多聚物(主要成分為蛋白質(zhì)和多糖等)，在游離亞硝酸預(yù)處理作用下，污泥表面的大分子物質(zhì)蛋白質(zhì)和多糖等就會(huì)受游離亞硝酸的作用水解脫離污泥顆粒，以溶解態(tài)進(jìn)入發(fā)酵溶液，因此游離亞硝酸能夠加速污泥的水解速率。另外，游離亞硝酸同樣對(duì)污泥系統(tǒng)中細(xì)胞的細(xì)胞壁及細(xì)胞膜均有破壞作用，使得細(xì)胞內(nèi)的聚合物同樣釋放到發(fā)酵液中。當(dāng)采用游離亞硝酸預(yù)處理聯(lián)合堿性厭氧發(fā)酵對(duì)污泥進(jìn)行處理時(shí)，堿性環(huán)境不但進(jìn)一步使污泥胞外多聚物的酸性基團(tuán)解離，而且可以使污泥表面胞外多聚物的負(fù)電荷互相推斥，導(dǎo)致污泥絮體進(jìn)一步解體，從而釋放出大量的蛋白質(zhì)和多糖，形成溶解態(tài)的蛋白質(zhì)及多糖，為后續(xù)發(fā)酵產(chǎn)酸提供更多的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，通過游離亞硝酸預(yù)處理-堿性發(fā)酵聯(lián)合處理污泥的方法，可同時(shí)提高污泥的水解階段和產(chǎn)酸階段效率，從而提高污泥厭氧生產(chǎn)短鏈揮發(fā)性脂肪酸的速率及產(chǎn)量及縮短反應(yīng)時(shí)間。
[0022]游離亞硝酸預(yù)處理和堿性發(fā)酵的聯(lián)合作用下，污泥的水解速率比以上二者中任何一方單獨(dú)作用時(shí)都要高。溶解性的蛋白質(zhì)和多糖等大分子有機(jī)物在微生物的體外被微生物產(chǎn)生的水解酶進(jìn)一步水解為較低分子量的有機(jī)物(如氨基酸，葡萄糖)。這一過程往復(fù)進(jìn)行直到水解產(chǎn)物變得足夠小，以至可被微生物細(xì)胞直接吸收同化，被微生物吸收的有機(jī)物進(jìn)入產(chǎn)酸發(fā)酵階段，最終被轉(zhuǎn)化為短鏈揮發(fā)性脂肪酸。
[0023]進(jìn)一步的， 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)有效控制污泥水解條件，將會(huì)獲得足量的溶解性有機(jī)物，進(jìn)而提高產(chǎn)酸量。此外，在酸化時(shí)，若不能很好的控制發(fā)酵條件，酸化產(chǎn)物也極易被產(chǎn)甲烷菌所消耗。因此，合理控制水解、酸化時(shí)的發(fā)酵條件，使生物轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物成為需要的目的有機(jī)物是實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)有機(jī)酸的關(guān)鍵。本發(fā)明中主要控制的條件包括:游離亞硝酸濃度的控制，預(yù)處理時(shí)間的控制，預(yù)處理邱的選取，運(yùn)行溫度以及堿性厭氧發(fā)酵的時(shí)間以及邱的控制。
[0024]其中，游離亞硝酸的濃度對(duì)污泥發(fā)酵中短鏈揮發(fā)性脂肪酸的積累具有促進(jìn)作用，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)游離亞硝酸濃度在0.51?3.08.118時(shí)均對(duì)短鏈揮發(fā)性脂肪酸的積累有促進(jìn)作用。預(yù)處理及運(yùn)行的溫度將會(huì)影響污泥的水解速率及反應(yīng)體系微生物的活性，從而影響到目標(biāo)產(chǎn)物短鏈揮發(fā)性脂肪酸的積累，實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明中預(yù)處理的溫度控制在20±0丨IX:，發(fā)酵運(yùn)行時(shí)溫度控制在33?37。〇，污泥在厭氧反應(yīng)器中停留時(shí)間小于6(1時(shí)，酸化過程得到強(qiáng)化，有利于短鏈揮發(fā)性脂肪酸的積累。然而當(dāng)污泥在厭氧反應(yīng)器中停留時(shí)間超過6(1時(shí)，系統(tǒng)的環(huán)境更有利于產(chǎn)甲烷菌的活性，進(jìn)而將積累的短鏈揮發(fā)性脂肪酸消耗。邱的控制同樣會(huì)影響短鏈揮發(fā)性脂肪酸的積累，游離亞硝酸預(yù)處理階段邱為6 ± 0.1，在后續(xù)發(fā)酵階段，系統(tǒng)的邱控制的堿性環(huán)境，實(shí)驗(yàn)表明最佳發(fā)酵邱應(yīng)控制在9.5?10.5。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0026](1)本發(fā)明首次利用城市污水處理廠的污泥生產(chǎn)有機(jī)酸，不僅實(shí)現(xiàn)了污泥減量化、穩(wěn)定化、資源化以及減少污泥有機(jī)物污染環(huán)境的目的，同時(shí)生產(chǎn)了有價(jià)值的產(chǎn)物(短鏈揮發(fā)性脂肪酸)，是城市污水處理廠的一種循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。
[0027](2)本發(fā)明采用游離亞硝酸預(yù)處理和堿性厭氧發(fā)酵聯(lián)合作用制備短鏈揮發(fā)性脂肪酸，污泥中產(chǎn)生的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量顯著高于以上兩者中任何一方單獨(dú)作用于污泥所產(chǎn)生的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量，可以較好地提高污泥的水解速率，同時(shí)提高污泥的產(chǎn)酸速率，從而縮短污泥厭氧發(fā)酵的時(shí)間，這對(duì)改進(jìn)和優(yōu)化現(xiàn)有污泥處理系統(tǒng)，有一定指導(dǎo)意義；具有產(chǎn)物產(chǎn)量高、制備方法簡(jiǎn)單、節(jié)能降耗、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)。
[0028](3)按照本發(fā)明制備方法制備得到的短鏈脂肪酸可用于生產(chǎn)甲烷等清潔能源，補(bǔ)充污泥厭氧發(fā)酵末期碳源的不足，從而最大限度的降解剩余污泥中的有機(jī)物質(zhì)。

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030]實(shí)施例
[0031]以下實(shí)施例中所采用的材料和儀器均為市售。其中初沉污泥采用長(zhǎng)沙第一污水處理廠污水一級(jí)處理過程中產(chǎn)生的沉淀物；剩余污泥采用長(zhǎng)沙第一污水處理廠經(jīng)二次沉淀池沉淀下來(lái)的污泥。經(jīng)鑒定混合污泥中厭氧微生物主要是蛋白菌擬桿菌，厚壁菌([1:0111(3111:68)，綠彎菌和放線菌(^01:11101381:61-18)等。上述微生物也是參與厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的微生物。
[0032]實(shí)施例1
[0033](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到發(fā)酵基物。
[0034](2)預(yù)處理:將步驟(1)中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20±0? 下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾48小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為200呢勵(lì)2—-⑷1，邱控制為6.0。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為0.51呢順02-化1。
[0035](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-??！，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371，進(jìn)行厭氧發(fā)酵481生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為2964^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0036]實(shí)施例2
[0037](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到發(fā)酵基物。
[0038](2)預(yù)處理:將步驟(1)中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20±0? 下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾48小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為300呢勵(lì)2—-⑷1，邱控制為6.0。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為0.77呢圓021。
[0039](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-??！，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371，進(jìn)行厭氧發(fā)酵481生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為3148^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0040]實(shí)施例3
[0041](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到發(fā)酵基物。
[0042](2)預(yù)處理:將步驟⑴中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20±0? 下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾48小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為600呢勵(lì)2—4，邱控制為6.0。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為1.54呢順021。
[0043](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-??！，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371，進(jìn)行厭氧發(fā)酵48卜。生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為366811^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0044]實(shí)施例4
[0045](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到發(fā)酵基物。
[0046](2)預(yù)處理:將步驟⑴中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20^0.下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾48小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為900呢勵(lì)2—-⑷1，邱控制為6.0。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為2.31呢順02-化1。
[0047](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-??！，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371，進(jìn)行厭氧發(fā)酵48卜。生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為320011^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0048]實(shí)施例5
[0049](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% ,1)11 = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到發(fā)酵基物。
[0050](2)預(yù)處理:將步驟⑴中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20±0? 下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾48小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為1200呢勵(lì)2—-⑷1，邱控制為6.0。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為3.08呢順02-化1。
[0051](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-！！，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371，進(jìn)行厭氧發(fā)酵48卜。生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為287111^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0052]實(shí)施例6
[0053](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% ,1)11 = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到發(fā)酵基物。
[0054](2)預(yù)處理:將步驟⑴中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20±0? 下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾36小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為600呢勵(lì)2—-⑷1，邱控制為60。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為1.54呢順02-化1。
[0055](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-??！，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371，進(jìn)行厭氧發(fā)酵601生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為2140^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0056]實(shí)施例7
[0057](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% ,1)11 = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到發(fā)酵基物。
[0058](2)預(yù)處理:將步驟⑴中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20±0? 下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾24小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為600呢勵(lì)2—-⑷1，邱控制為6.0。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為1.54呢順02-化1。
[0059](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-！！，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371，進(jìn)行厭氧發(fā)酵72卜。生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為1558^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0060]實(shí)施例8
[0061](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到的剩余污泥作為發(fā)酵基物。
[0062](2)預(yù)處理:將步驟(1)中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20±0? 下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾48小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為600呢勵(lì)2—-⑷1，邱控制為6.0。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為1.54呢順02-化1。
[0063](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-??！，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371:，進(jìn)行厭氧發(fā)酵72卜。生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為352111^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0064]實(shí)施例9
[0065](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到的剩余污泥作為發(fā)酵基物。
[0066](2)預(yù)處理:將步驟(1)中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20±0? 下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾48小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為600呢勵(lì)2—-⑷1，邱控制為6.0。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為1.54呢順02-化1。
[0067](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-?。?，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371，進(jìn)行厭氧發(fā)酵96卜。生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為33161^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0068]實(shí)施例10
[0069](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到的剩余污泥作為發(fā)酵基物。
[0070](2)預(yù)處理:將步驟(1)中制備得到的發(fā)酵基物與亞硝酸鈉加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，在溫度為20±0? 下以轉(zhuǎn)速為12011)111/111111進(jìn)行機(jī)械攪拌混勾48小時(shí)，控制厭氧反應(yīng)器的勵(lì)2—4的濃度為600呢勵(lì)2—-⑷1，邱控制為6.0。通過勵(lì)2—4的濃度、邱及溫度計(jì)算出游離亞硝酸的濃度為1.54呢順02-化1。
[0071](3)厭氧發(fā)酵:向厭氧反應(yīng)器充氮?dú)怛?qū)氧10-！！，然后調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器中邱調(diào)節(jié)為10，溫度控制在33?371，進(jìn)行厭氧發(fā)酵2處。生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為1624^/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算
[0072]對(duì)比例1
[0073](1)制備發(fā)酵基物:取污水處理廠的初沉污泥及剩余污泥按照40%: 60%的質(zhì)量比混合(含水率為99.2% = 6.8)放入實(shí)驗(yàn)室的玻璃容器中，在41:下自然沉淀2處，排掉上清液體得到發(fā)酵基物。
[0074](2)厭氧發(fā)酵:將發(fā)酵基體放入向厭氧反應(yīng)器中，充氮?dú)怛?qū)氧1001！！，進(jìn)行厭氧發(fā)酵4天，溫度控制在33?371。生產(chǎn)的短鏈揮發(fā)性脂肪酸的含量為34508/1(以化學(xué)需氧量計(jì)算)。
[0075]實(shí)施例1至10僅是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，在本發(fā)明中，選擇的污泥中初沉污泥的質(zhì)量百分含量為0%?40% ；剩余污泥的質(zhì)量百分含量為60%?100% ；預(yù)處理過程中，發(fā)酵基物和亞硝酸鈉機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為100?13011)111/111111，機(jī)械攪拌時(shí)間為24?7211 ；厭氧發(fā)酵的溫度為30?401，邱為9?11，厭氧發(fā)酵的時(shí)間為1?5(1均可實(shí)施，并達(dá)到相同或相似的技術(shù)效果。
[0076]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種短鏈揮發(fā)性脂肪酸的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)采用污泥作為發(fā)酵基物； (2)在所述發(fā)酵基物中加入亞硝酸鈉，酸性環(huán)境下進(jìn)行預(yù)處理，然后在堿性條件下厭氧發(fā)酵得到短鏈揮發(fā)性脂肪酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中將所述污泥在4°C下自然沉淀24h后，去除上清液得到所述發(fā)酵基物；所述污泥包括初沉污泥和/或剩余污泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述初沉污泥的質(zhì)量百分含量為0%?40% ;所述剩余污泥的質(zhì)量百分含量為60%?100%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，向所述發(fā)酵基物中加入亞硝酸鈉后，調(diào)節(jié)pH為6±0.1，控制游離亞硝酸的濃度為0.51?3.08mg HN02_N/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述游離亞硝酸的濃度為1.54mgHN02-N/Lo
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述預(yù)處理步驟為將所述發(fā)酵基物和所述亞硝酸鈉進(jìn)行機(jī)械攪拌24?72h。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為100?130rpm/min ;攪拌溫度為 20±0.1°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述厭氧發(fā)酵的溫度為30 ?40°C，pH 為 9 ?11。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述厭氧發(fā)酵的時(shí)間為I ?5cL
10.一種權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的短鏈揮發(fā)性脂肪酸。
【文檔編號(hào)】C12P7/54GK104450805SQ201410674668
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】趙建偉, 李小明, 王冬波, 楊麒, 陳洪波, 羅琨, 鄧永超, 曾光明 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)