申請日2015.11.05

　　公開(公告)日2016.02.03

　　IPC分類號C12P7/40

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種強化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，A，將餐廚垃圾壓榨后剔除骨頭，按照質(zhì)量比量取餐廚垃圾：自來水=1：1，然后混合，并攪碎，得到餐廚垃圾漿液;B，污泥取自污水處理廠二沉池;C，按照體積比量取餐廚垃圾漿液：污泥=2：3，將它們加到有效體積為500mL的發(fā)酵罐中，調(diào)節(jié)并維持發(fā)酵罐中的pH為5.50～6.50，在室溫下進行厭氧發(fā)酵;D，用電壓為0.3V～1V微電場定期刺激厭氧發(fā)酵體系，144～192h完成微電場刺激餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸。本發(fā)明工藝簡單、成本低廉，能有效提高揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)率，克服餐廚垃圾單獨厭氧發(fā)酵過度酸化且產(chǎn)率低的問題，具有較高的經(jīng)濟與社會環(huán)境效益。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種強化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，其特征在于：

　　A，將餐廚垃圾壓榨后剔除骨頭，按照質(zhì)量比量取剔除了骨頭的餐廚垃圾：自來水=1： 1，然后將它們混合，并用電攪拌機攪碎，得到餐廚垃圾漿液;

　　B，污泥取自污水處理廠二沉池;

　　C，按照體積比量取餐廚垃圾漿液：污泥=2：3，將它們加到有效體積為500mL的發(fā)酵罐中，調(diào)節(jié)并維持發(fā)酵罐中的pH為5.50～6.50，在室溫下進行厭氧發(fā)酵;

　　D，采用電壓為0.3V～1V微電場定期刺激厭氧發(fā)酵體系，經(jīng)過144～192h完成微電場刺激餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，其特征在于：步驟A的餐廚垃圾漿液TS為11.27±0.08%，VS為10.11±0.05%，TCOD為 189.6±6.3g/L，SCOD為56.2±4.2g/L，pH為5.32±0.02;餐廚垃圾漿液4℃下靜置12h，去除浮油后，備用。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，其特征在于：所述步驟B污泥TS為1.06±0.01%，VS為0.75±0.01%，TCOD為7456±230mg/L， SCOD為169.6±10.2mg/L，pH為6.34±0.02，4℃下保存，備用。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，其特征在于：所述發(fā)酵罐為圓柱形有機玻璃，有效體積為500mL，內(nèi)置與電源連接的正、負兩個極板，極板為市售碳布，碳布型號為HCP330，極板規(guī)格為30mm*30mm*0.36mm。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，其特征在于：所述步驟D定期刺激發(fā)酵體系是指厭氧發(fā)酵前4d，每隔24h向厭氧發(fā)酵體系施加0.3V、0.5V、1V電壓，電壓刺激時間為5min/次。

　　說明書

　　一種強化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種強化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，屬于餐廚垃圾和污泥無害化處理和資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　餐廚垃圾主要來源于食物加工廠、生活垃圾、商用廚房、自助餐店和飯店等。在亞洲國家，2005～2025年間，城市中產(chǎn)生的餐廚垃圾將從每年的2.78億噸增加到4.16億噸。在我國，城鎮(zhèn)餐廚垃圾產(chǎn)量也急劇增加，如上海、香港生活垃圾產(chǎn)量分別達到1300t/d和 3200t/d，其中餐廚垃圾是主要組成成分。餐廚垃圾具有高含水率、高有機質(zhì)等特點，易使生活垃圾腐敗，產(chǎn)生二次污染。因此，餐廚垃圾合理的資源化處置對城市生活具有重要意義。至今為止，關(guān)于餐廚垃圾無害化處理和資源化利用方面，厭氧發(fā)酵被認為是最具有成效的處理技術(shù)。厭氧發(fā)酵是一系列厭氧微生物在無氧的條件下，將有機質(zhì)分解為生物氣 (CH4、CO2)和富氮殘渣的方法，以此獲取沼氣和氫氣等能源。餐廚垃圾厭氧發(fā)酵經(jīng)歷水解酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷三個階段，揮發(fā)性脂肪酸(VolatileFattyAcids，簡稱VFA) 是發(fā)酵過程的必然產(chǎn)物。VFA是一種被廣泛使用的碳源，可以用于污水處理廠氮磷的去除、生產(chǎn)可生物降解塑料、合成生物氣和PHAs以及用于發(fā)電等。然而，目前VFA主要通過化學合成方法從化石燃料中提取獲得，這種方法不僅消耗了大量稀缺不可再生資源，且獲得VFA成本過高。因此，有機物的厭氧發(fā)酵近年來被認為是生產(chǎn)VFA的可替代方法。餐廚垃圾中有機質(zhì)含量高、營養(yǎng)豐富等特點，使其成為厭氧發(fā)酵生產(chǎn)VFA的理想底物。影響餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFA的影響因素很多，其中pH、C/N、接種物在厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFA 過程中起到很大作用。目前，關(guān)于強化餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFA的方法主要集中在向發(fā)酵基質(zhì)中添加非離子表面活性劑，如中國專利《利用餐廚垃圾生產(chǎn)短鏈揮發(fā)性脂肪酸的方法及短鏈揮發(fā)性脂肪酸》(授權(quán)公告號CN104498541A，授權(quán)公告日2015.04.08)提供了一種利用在攪拌條件下，向發(fā)酵基質(zhì)中添加烷基多苷，實現(xiàn)了餐廚垃圾的減量化、資源化和無害化處理，獲得了較高產(chǎn)率的揮發(fā)性脂肪酸。中國專利《一種超聲/酸處理強化餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法》(授權(quán)公告號CN103923951A，授權(quán)公告日2014.07.16)提供了一種利用超聲和酸破解餐廚垃圾，使固相中的有機物最大程度地釋放到液相中，提高發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量。本課題組在前期也研究了利用外加菌種提高餐廚垃圾厭氧發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量以及乙酸的比例(中國專利，申請?zhí)朇N201410073745.0)。但是關(guān)于電刺激促進微生物生長，強化微生物酶活性代謝，提高餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法還未見報道。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有餐廚垃圾或污泥單獨厭氧發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量不高的問題，提供一種微電刺激餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，該方法具有投資運行成本較低、工藝流程簡單易行等優(yōu)點。

　　為了達到上述目的，本發(fā)明用富含大量蛋白質(zhì)的污泥，將餐廚垃圾與污泥共同厭氧發(fā)酵，如此不僅能夠平衡C/N，同時污泥可以作為接種物，增加厭氧體系中VFA的產(chǎn)出，同時，選擇合適的pH能抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，使體系內(nèi)VFA的產(chǎn)量積累，而且用微電刺激強化餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵使揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量提高30%以上。

　　具體工藝如下：

　　A，取壓榨后的餐廚垃圾，剔除骨頭，與自來水按質(zhì)量比為1：1混合并用電攪拌機攪碎，得到餐廚垃圾漿液;

　　B，污泥取自污水處理廠二沉池;

　　C，將餐廚垃圾漿液與污泥按照體積比為2：3加到有效體積為500mL的發(fā)酵罐進行厭氧發(fā)酵;厭氧發(fā)酵過程中維持pH為5.50～6.50，厭氧發(fā)酵是在室溫下進行的。

　　D，采用電壓為0.3V～1V微電場定期刺激厭氧發(fā)酵體系，經(jīng)過144～192h完成微電場刺激餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸。

　　所述步驟D定期刺激發(fā)酵體系是指厭氧發(fā)酵前4d，每隔24h向厭氧發(fā)酵體系施加0.3 V、0.5V、1V電壓，電壓刺激時間為5min/次。

　　所述步驟A餐廚垃圾漿液TS為11.27±0.08%，VS為10.11±0.05%，TCOD為189.6±6.3 g/L，SCOD為56.2±4.2g/L，pH為5.32±0.02，4℃下靜置12h，去除浮油后，備用。

　　所述步驟B污泥TS為1.06±0.01%，VS為0.75±0.01%，TCOD為7456±230mg/L， SCOD為169.6±10.2mg/L，pH為6.34±0.02，4℃下保存，備用。

　　所述發(fā)酵罐為圓柱形有機玻璃，有效體積為500mL，內(nèi)置與電源連接的正負兩個極板，極板為市售型號為HCP330的碳布，極板規(guī)格為30mm*30mm*0.36mm。

　　本發(fā)明的優(yōu)點和效果是：

　　1，由于本發(fā)明的發(fā)酵體系進行0.3V～1V微電場刺激，因此，與不進行微電場刺激的同等工藝條件的發(fā)酵體系相比，本發(fā)明的微生物的活性大，體系內(nèi)水解酸化產(chǎn)生的VFA 產(chǎn)量提高30%以上。

　　2，由于本發(fā)明將餐廚垃圾與污泥共同厭氧發(fā)酵，不僅能夠平衡C/N，同時污泥可以作為接種物，增加厭氧體系中VFA的產(chǎn)出，同時，選擇合適的pH能抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，使體系內(nèi)VFA的含量高。