專利名稱：一種利用活性污泥生產燃料乙醇的方法
技術領域：
本發明屬于生物技術領域，具體涉及利用生物技術的方法即生物菌液及酶制劑共同處理活性污泥，生產燃料乙醇。
背景技術：
目前，隨著工業、農業經濟的快速發展，在生產活動中產生了大量的活性污泥，這些活性污泥產生的難聞氣體污染了周邊的環境并且浪費了大量的資源。由于活性污泥富含蛋白質類、淀粉類、脂肪類和纖維素類等物質，這些都是天然的有機物，將其作為廢棄物處理實在可惜。基于我國經濟可持續發展的需要，亟待找到一種合理的處理活性污泥的方法。 本發明將活性污泥通過生物技術的手段降解后，經微生物的發酵處理，最后將發酵好的繆液進行蒸餾、精餾處理，可以得到燃料乙醇。運用該法對活性污泥進行處理，既實現了資源化利用，又能緩解對環境的污染，同時也凈化了環境，具有重大的經濟、社會和環境效益。一種名稱為利用剩余污泥乙醇型發酵補充反硝化碳源的方法的中國發明專利申請，申請號為CN201010104852.7，
公開日為2010. 11. 10，該發明公開了一種利用剩余污泥乙醇型發酵補充反硝化碳源的方法，即經熱水解預處理后的剩余污泥進入發酵反應器，以污泥為基質培養馴化乙醇型發酵菌，將發酵反應控制在乙醇型發酵階段，之后將產物回流至熱水解段并控制熱水解溫度在120°C -130°C之間，使沸點低于120°C的乙醇、乙酸等物質以氣態形式存在，并通過冷凝回收的方式收集以乙醇、乙酸為主的優質有機碳源。本發明具有以下特點乙醇、乙酸為主的反硝化碳源有效提高了反硝化效率，特殊的碳源提取方式避免了厭氧消化后的污泥直接作為外加碳源造成的系統磷積累問題；整個流程控制條件簡單、可操作性強、運行成本也較低。本發明是通過生物技術的方法即利用生物菌液及酶制劑共同處理活性污泥，入固態發酵罐固態發酵來生產燃料乙醇，具有生產成本低、操作簡便，無二次污染等優點，且遵循了無害化、資源化、減量化的處理原則，同時又能緩解活性污泥對環境造成的污染并凈化了環境，有利于實現我國工業和農業的高效、清潔生產，應用前景廣泛。

發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種利用活性污泥生產燃料乙醇的方法。利用活性污泥生產燃料乙醇的方法如下在活性污泥中添加質量比為2% -5%的生物菌液，所述生物菌液組成為地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液；添加質量比為0. 1%-0. 6%的混合酶制劑，將添加有生物菌液和混合酶制劑的活性污泥加入發酵罐25V _32°C封閉發酵48至80小時，發酵結束后繆液入蒸餾塔中蒸餾提取酒精。所述生物菌液中各菌菌體濃度均在4 X IO8個/ml至8 X IO8個/ml。所述混合酶制劑由淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶、蛋白酶、果膠酶和糖化酶組成。
所述混合酶制劑中的質量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為 0. 8-1. 2 1.0-1.2 0.8-1.0 1.0-1.4 0. 6-0. 8 1.0-1.4。所述地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌采用常規菌株培養方法經斜面、一二級搖瓶培養獲得；各菌菌體濃度在4X IO8個/ml至8X IO8個/ml。以污水處理廠好氧池中的絮狀活性污泥為材料，由于活性污泥富含淀粉、纖維素、 脂肪、蛋白質等有機物質，所以運用生物技術的方法能夠有效處理富含有機物質的活性污泥，最終實現發酵產酒精的目的。有益效果本發明充分利用了已對環境造成嚴重污染的活性污泥，根據活性污泥富含淀粉、 脂肪、纖維素、蛋白質類等特點，利用添加生物菌液和酶制劑的生物技術方法處理活性污泥。利用酵母菌株能夠利用被降解成小分子的營養物質，迅速生長繁殖，在厭氧條件下，在自身產生的酒化酶作用下，將糖轉化成乙醇和二氧化碳，來生產燃料乙醇。將發酵后的繆液進行蒸餾和精餾，制得燃料乙醇的酒精度可達4. Γ以上，經換算，每100克活性污泥能夠產生100ML Γ及以上的酒精，據相關統計，在我國，每人每天會產生50g活性污泥來計算， 我國每天會產生8萬噸的活性污泥，而按照傳統的利用玉米生產燃料乙醇，每3噸玉米可以生產1噸燃料乙醇來計算，每天利用產生的活性污泥制備燃料可以節省噸4800噸玉米，這對這對緩解和節約我國糧食危機及環境保護方面具有重大的意義。運用生物技術方法對活性污泥進行處理，符合無害化、資源化、減量化的處理原則，既減少了對環境的污染，同時又變廢為寶，將活性污泥資源化利用，提出了一項制備能源的新技術。該法與傳統的利用玉米來生產燃料乙醇的方法相比，既降低了生產成本，也有利于緩解能源危機，同時又很好的解決了活性污泥對環境造成的污染等問題，具有重大的經濟、社會和環境效益，具有廣泛的應用前景，是一項切實可行的新技術。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限制性的，不能以此限定本發明的保護范圍。實施例1向4千克活性污泥中加入生物菌液和酶制劑。生物菌液，其包含如下成分地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液，其添加的質量比例各為0.25%，總共添加2 %。其中， 地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種的菌體濃度在4X IO8個/ml至8X IO8個/ml ；釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6 X IO8個/ml至7 X IO8個/ml。添加質量比為0. 1 %的混合酶制劑，酶制劑的組成為淀粉酶O00000u/g)，纖維素酶O00000u/g)，脂肪酶(100000u/g)，蛋白酶(lOOOOOu/ g)，脂肪酶(100000U/g)，果膠酶(100000u/g)，糖化酶(2_00u/g)。酶制劑的組成質量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為1.0 1. 1 0.9 1.3 0.7 1.2。然后將加入生物菌液及酶制劑的料液入發酵罐相對封閉保溫發酵48小時。最后將發酵好的繆液入蒸餾塔中進行蒸餾，制得粗乙醇液體，經精餾塔和分子篩塔的處理，即得成品燃料乙醇。經酒精計測定后查閱溫度和酒精度換算表可知，制得的燃料乙醇的酒精度可達4. 1°，經換算，每100克活性污泥能夠產生 100ML 1°的酒精。本例中地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、巨大芽孢桿菌(Paenibacillus larvael)、納豆芽孢桿菌(Bacillus natto)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)和德氏乳桿菌保加利亞亞種(Lactobacillus delbrucckii subsp. bulgaricus)、酉良酒酵母(saccharomyces cerevisiae)禾口發酵畢赤酵母菌種(pichia fermentans)，購于中國普通微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心， 地址位于北京市朝陽區北辰西路1號院3號，郵編100101，保藏編號分別為CGMCC Nol. 106， Nol. 941，Nol. 1086，Nol. 1630，No 1. 124，Nol. 1482，No2. 2081，No2. 1838。1.生物菌株一級種子和二級種子培養一級種子培養肉湯培養基固態斜面活化地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌，植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種六株菌，37°C培養M小時。 YEPD培養基固態斜面活化釀酒酵母和發酵畢赤酵母，28°C培養M小時。二級種子培養將地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌， 植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種接種至肉湯液體培養基500ml三角瓶中，裝液量 50ml，在37°C，150r/min條件下搖床中培養18小時，經涂布營養瓊脂平板，計算得各菌菌體濃度為4X IO8個/ml至8X IO8個/ml ；釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6X IO8 個/ml 至 7X IO8 個/ml。實施例2向4千克活性污泥中加入生物菌液和酶制劑。生物菌液，其包含如下成分地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌，上述菌體添加的質量比例各為0. 4%，總共添加3. 2%, 其中，地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種的菌體濃度在4X IO8個/ml至8X IO8個/ml ；釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6X IO8個/ml至7X IO8個/ml。添加質量比為0. 4%的混合酶制劑，酶制劑的組成為淀粉酶O00000U/g)，纖維素酶O00000U/g)，脂肪酶(100000U/g)，蛋白酶 (100000u/g)，脂肪酶(100000u/g)，果膠酶(100000u/g)，糖化酶(200000u/g)。酶制劑的組成質量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為1. 1 1. 1 0.9 1.3 0.7 1.2。然后將加入生物菌液及酶制劑的料液入發酵罐相對封閉30°C保溫發酵60小時，最后將發酵好的繆液入蒸餾塔中進行蒸餾，制得粗乙醇液體，經精餾塔和分子篩塔的處理，即得成品燃料乙醇。經酒精計測定后查閱溫度和酒精度換算表可知，制得的燃料乙醇的酒精度可達4. 1°，經換算，每100克活性污泥能夠產生 100ML 1°的酒精。實施例3向4千克活性污泥中加入生物菌液和酶制劑。生物菌液，其包含如下成分地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌，其添加比例各為0. 625%，總共添加5 %，其中，地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種的菌體濃度在4X IO8個/ml至8X IO8個/ml ；釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6X IO8個/ml至7X IO8個/ml。。添加質量比為0. 6%的混合酶制劑，酶制劑的組成質量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為 1.2 1.2 1.0 1.4 0.8 1.4。然后將加入生物菌液及酶制劑的料液入發酵罐相對封閉保溫發酵72小時。最后將發酵好的繆液入蒸餾塔中進行蒸餾，制得粗乙醇液體，經精餾塔和分子篩塔的處理，即得成品燃料乙醇。經酒精計測定后查閱溫度和酒精度換算表可知，制得的燃料乙醇的酒精度可達6. 1°，經換算，每100克活性污泥能夠產生 100ML2。的酒精。
權利要求
1.一種利用活性污泥生產燃料乙醇的方法，包括如下步驟在活性污泥中添加質量比為2% -5%的生物菌液，質量比為0. -0. 6%的混合酶制劑，所述生物菌液組成為地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液；所述混合酶制劑由淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶、蛋白酶、果膠酶和糖化酶組成；添加有生物菌液和混合酶制劑的活性污泥加入發酵罐25-32°C封閉發酵48-80小時，發酵后繆液入蒸餾塔中蒸餾提取酒精。
2.根據權利要求1所述利用活性污泥生產燃料乙醇的方法，其特征在于所述生物菌液中各菌濃度為4X IO8個/ml至8 X IO8個/ml。
3.根據權利要求1所述利用活性污泥生產燃料乙醇的方法，其特征在于所述混合酶制劑中酶制劑的質量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為0. 8 -1.2 1.0-1.2 0.8-1.0 1.0-1.4 0.6-0.8 1.0-1.4。
4.如權利1或2所述一種利用活性污泥生產燃料乙醇的方法，其特征在于所述混合酶制劑的質量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為 1.0 1. 1 0.9 1. 3 0. 7 1. 2。
全文摘要
本發明公開了一種利用活性污泥生產燃料乙醇的方法，利用活性污泥生產燃料乙醇屬于生物技術領域，旨在減少活性污泥對環境造成的污染，同時變廢為寶，將活性污泥進行資源化利用生產燃料乙醇。本技術方法利用活性污泥含有豐富的淀粉、纖維素、脂肪、蛋白質等物質，通過生物菌液及酶制劑對活性污泥進行綜合處理。生物菌液包含如下成分地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發酵畢赤酵母。所述混合酶制劑由淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶、蛋白酶、果膠酶和糖化酶組成。最后入發酵罐25-32℃保溫發酵48-80小時，將發酵好的繆液進行蒸餾，精餾，即得燃料乙醇。
文檔編號C12R1/225GK102321723SQ20111020780
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月23日 優先權日2011年7月23日
發明者喬長昇, 李棟, 楊朋朋, 蔣磊, 趙男 申請人:天津北洋百川生物技術有限公司