專利名稱：：一種剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法
技術領域：
：本發明涉及一種剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，屬于有機固體廢棄物資源化領域。
背景技術：
：廢水的好氧生物處理中一個亟需解決的問題是大量剩余污泥的產生，隨著污水處理廠在各主要城市相繼建成并投入運行，剩余污泥的產量大大增加，如果處理不當，會引起一系列的環境問題和社會問題。目前，國內處理剩余污泥的方法主要采用濃縮、消化、脫水、干化等工藝處理后有效利用(主要為農用)、填埋及焚燒等方法處置，或是采用其中某幾種方法組合處理，即其主要方法是減量化處理后回到環境中去，而不是資源化利用，因而經濟效益較低。另一方面，由于可持續發展的社會需求和政府的政策扶持，當今固體廢物處理的重心已從污染控制轉向資源開發。應用生物技術策略將有機廢物轉化為生物能源和生物化學品業已成為目前有機固體廢物處置的熱點。在生物轉化過程中，即使需要加熱耗能，這些策略也被認為最終能實現收支平衡，甚至產能大于耗能。然而，目前在應用生物技術策略將污泥中有機物質轉化為生物能源和生物化學品方面，大部分研究者集中于生物能源，如利用厭氧發酵法產生甲垸和氫氣，但該產物的附加值含量都比較低，導致污泥資源化的經濟效益不容樂觀。因此，利用剩余污泥這種廉價的底物開發生產附加值更高的生物化學品將成為污泥資源化的新途徑。
發明內容本發明的目的是提供一種剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，為剩余污泥提供一種更有價值的資源化之路。為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是一種剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，包括如下步驟在剩余污泥中加入表面活性劑，然后進行厭氧發酵處理，在敞開式反應器中攪拌發酵4~15天，即得到以乙酸為主的目標產品揮發性脂肪酸的發酵液。上文中，所述表面活性劑是現有技術，包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑；所述厭氧發酵處理也是現有技術，即在剩余污泥中通過培養厭氧微生物進行反應，所述厭氧發酵反應可以是連續或間歇反應。在厭氧發酵反應過程中，可以定時測定上清液中揮發性脂肪酸的含量，直至反應進入穩定運行狀態。揮發性脂肪酸是剩余污泥厭氧消化過程中產生的重要的中間代謝產物，主要包括乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸和戊酸等；其附加值要高于生物氫和甲垸，例如在污水處理廠可作為內源碳被脫氮除磷菌利用以去除富營養化污水中的氮和磷，使污水達到排放標準；丁酸和丙酸等脂肪酸經提取分離或者經過耦合系統可作為發酵工業的生產原料被微生物進一步利用來獲得生物可降解塑料；此外，這些脂肪酸經提取后還可在其它行業上作為原料用于合成其它的化學品。上述技術方案中，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，其質量用量占剩余污泥中干污泥總量的2~20%。與之相應的另一種技術方案，所述表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨，其質量用量占剩余污泥中干污泥總量的2~30%。與之相應的另一種技術方案，所述表面活性劑為咪唑啉，其質量用量占剩余污泥中干污泥總量的2~30%。上述技術方案中，所述厭氧發酵的反應條件為pH為911，室溫下攪拌反應。本發明的反應機理是表面活性劑對剩余污泥中的有機物(例如蛋白質等)具有"增溶"作用；此外，在一定條件下，表面活性劑對微生物的細胞還有破碎作用。由此可以推測，在表面活性劑的作用下剩余污泥水解速率將得到提高，并且表面活性劑還可以抑制產甲烷菌的活性，因此，利用表面活性劑來提髙剩余污泥的水解速率并抑制產甲烷過程，可以大幅度提高污泥生產揮發性脂肪酸的量。由于上述技術方案的采用，與現有技術相比，本發明具有如下優點1.本發明在反應物中加入了合適的表面活性劑，有效控制了厭氧微生物的活性，得到了揮發性脂肪酸含量較高的發酵液，為其資源化利用奠定了基礎，具有良好的經濟效益。2.本發明可在敞開式反應器中直接進行發酵反應，操作方便、簡單易行，具有良好的應用前景。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步描述實施例一一種剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，采用蘇州某污水廠的剩余污泥進行厭氧發酵產揮發性脂肪酸，處理規模為lm3/d,投加十二垸基苯磺酸鈉，其屬于陰離子表面活性劑。本實施例試驗了十二烷基苯磺酸鈉的不同添加量，分別占剩余污泥中干污泥總量的2%、5%、10%、20。/。，測定了不同反應時間下的揮發性脂肪酸的含量，并與未添加表面活性劑的空白試驗進行了對比，結果如表l所示表l不同十二烷基苯磺酸鈉添加量下的揮發性脂肪酸的值發酵時間/天十二垸基苯磺酸鈉添加量/%空白試驗25102011.581.241.981.740.5922.472.362.622.540.7534.563.704.343.781.0346.926.546.405.571.0659.257.918.026.981.1669.048.218.217.291.3478.649.098.537.571.4788.598.099.148.121.5698.427.639.408.351.68107.216.259.348.301.65115.735.879.738.321.59124.215.2710.178.311.58133.734.1710.688.831.40從表l可以看出，在十二垸基苯磺酸鈉的不同添加量下，均能產生較高5濃度的揮發性脂肪酸，優選的方案是當添加量為2%時，發酵5天后即可產生揮發性脂肪酸濃度為9.25mmol/L;而在未添加表面活性劑的空白試驗中，其最高揮發性脂肪酸濃度為1.68mmol/L，且需反應9天。實施例二一種剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，采用蘇州某污水廠的剩余污泥進行厭氧發酵產揮發性脂肪酸，處理規模為lm3/d，投加十六烷基三甲基氯化銨，其屬于陽離子表面活性劑。試驗了十六垸基三甲基氯化銨的不同添加量，分別占剩余污泥中干污泥總量的2%、10%、20%、30%,測定了不同反應時間下的揮發性脂肪酸的含量，并與未添加表面活性劑的空白試驗進行了對比，結果如表2所示<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2可以看出，在十六垸基三甲基氯化銨的不同添加量下，均能產生較高濃度的揮發性脂肪酸，優選的方案是當添加量為10%時，發酵5天后即可產生揮發性脂肪酸濃度為3.28mmol/L;而在未添加表面活性劑的空白試驗中，其最高揮發性脂肪酸濃度為1.53mmol/L，且需反應910天。實施例三一種剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，采用蘇州某污水廠的剩余污泥進行厭氧發酵產揮發性脂肪酸，處理規模為lm3/d，投加咪唑啉，其屬于兩性離子表面活性劑。試驗了咪唑啉的不同添加量，分別占剩余污泥中干污泥總量的2%、10%、20%、30%,測定了不同反應時間下的揮發性脂肪酸的含量，并與未添加表面活性劑的空白試驗進行了對比，結果如表3所示表3不同咪唑啉添加量下的揮發性脂肪酸的值發酵時間/天咪唑啉/%空白試驗210203011.301.482.611.910.622.262.334.633.400.833.543.256.176.701.0043.934.178.508.481.1053.453.817.9711.671.2063.163.277.489.521.3073.102.816.357.921.5082.342.555.235.481.6091.661.663.343.141.70100.520.481.212.451.70110.470.471.001.681.60120.420.490.710.961.60130.380.460.650.861.40從表3可以看出，在咪唑啉的不同添加量下，均能產生較髙濃度的揮發性脂肪酸，優選的方案是當添加量為30%時，發酵5天后即可產生揮發性脂肪酸濃度為11.67mmol/L;而在未添加表面活性劑的空白試驗中，其最高揮發性脂肪酸濃度為1.70mmol/L，且需反應910天。權利要求1.一種剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，其特征在于，包括如下步驟在剩余污泥中加入表面活性劑，然后進行厭氧發酵處理，在敞開式反應器中攪拌發酵4～15天，即得到以乙酸為主的目標產品揮發性脂肪酸的發酵液。2.根據權利要求1所述的剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，其特征在于所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，其質量用量占剩余污泥中干污泥總量的2~20%。3.根據權利要求1所述的剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，其特征在于所述表面活性劑為十六垸基三甲基氯化銨，其質量用量占剩余污泥中干污泥總量的2~30%。4.根據權利要求1所述的剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，其特征在于所述表面活性劑為咪唑啉，其質量用量占剩余污泥中干污泥總量的2~30%。5.根據權利要求1所述的剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，其特征在于，所述厭氧發酵的反應條件為pH為911，室溫下攪拌反應。全文摘要本發明公開了一種剩余污泥厭氧發酵產揮發性脂肪酸的方法，包括如下步驟在剩余污泥中加入表面活性劑，然后進行厭氧發酵處理，在敞開式反應器中攪拌發酵4～15天，即得到以乙酸為主的目標產品揮發性脂肪酸的發酵液。本發明得到了揮發性脂肪酸含量較高的發酵液，為其資源化利用奠定了基礎，具有良好的經濟效益。文檔編號C12P7/54GK101665810SQ20091018240公開日2010年3月10日申請日期2009年9月14日優先權日2009年9月14日發明者陳銀廣,勇黃,黃天寅申請人:蘇州科技學院