申請日2014.01.10

　　公開(公告)日2014.04.30

　　IPC分類號C02F11/04; C12P7/40

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種利用脂肽類生物表面活性劑——表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法。目前化學(xué)表面活性劑對剩余污泥厭產(chǎn)酸效果的提高不夠顯著，且化學(xué)表面活性劑生物可降解性較差、容易造成二次污染。本發(fā)明所采用的表面活性素為微生物發(fā)酵產(chǎn)物，具有低毒、易生物降解且在較大的溫度、pH等范圍內(nèi)均可保持良好表面活性的特點(diǎn)，對環(huán)境無二次污染，對剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的促進(jìn)效果顯著，產(chǎn)酸量高，在較低的投加量下即可對剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸具有良好的促進(jìn)效果。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法，其特征在于，該 方法包括以下步驟：

　　(1)將剩余污泥沉淀濃縮：

　　(2)將表面活性素溶解后投加到濃縮的剩余污泥中;

　　(3)對剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵;

　　(4)對發(fā)酵液進(jìn)行固液分離得到含有揮發(fā)性脂肪酸的清液。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的 方法，其特征在于，步驟(1)所述的剩余污泥來源于采用生物法處理污水的污水 處理廠。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的 方法，其特征在于，步驟(1)所述的剩余污泥沉淀時間為12～24h，經(jīng)沉淀濃縮 后污泥干重為10～20g/L。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的 方法，其特征在于，步驟(2)所述的表面活性素的投加劑量為0.01～0.30g(表面 活性素)/g(干污泥)。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的 方法，其特征在于，步驟(3)所述的對剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵，在發(fā)酵開始前向 厭氧反應(yīng)器中通入氮?dú)庵练磻?yīng)器中無氧氣存在。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的 方法，其特征在于，步驟(3)所述的對剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵的發(fā)酵溫度為28～ 30℃，混合攪拌的速度為100～120rpm，發(fā)酵時間為4～12d。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的 方法，其特征在于，步驟(4)所述的對發(fā)酵液進(jìn)行固液分離所采用的方式為離心， 離心分離的離心力為5000～10000g，離心時間為20min。

　　說明書

　　一種利用表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種利用脂肽類生物表面活性劑——表面活性素(Surfactin)促進(jìn)剩 余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法。

　　背景技術(shù)

　　目前生活污水處理廠多采用活性污泥法進(jìn)行污水處理，然而活性污泥法會產(chǎn)生 大量的剩余污泥，其處理處置成本較高，且處置不當(dāng)會給環(huán)境帶來嚴(yán)重影響。污泥 的厭氧消化是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的污泥穩(wěn)定化與資源化的方法，而由于污泥中含有 大量的有機(jī)物如蛋白質(zhì)和多糖等，近年來也有研究者利用污泥中的這些生物質(zhì)資源 通過厭氧發(fā)酵的方式制取揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)，該產(chǎn)物可作為制取生物高分子材料 (PHA)或污水處理廠生物脫碳、除磷的優(yōu)質(zhì)碳源。

　　剩余污泥的厭氧發(fā)酵過程主要可分為四個步驟，即顆粒態(tài)有機(jī)物的溶解、水解、 酸化和甲烷化，其中顆粒態(tài)有機(jī)物的溶解及水解是污泥厭氧過程的主要限速步驟。 為了提高污泥厭氧發(fā)酵速率，常采用一些物理或化學(xué)方法對剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理， 如超聲、微波、加熱、酶解、加酸、加堿等。近年來有研究者發(fā)現(xiàn)剩余污泥中化學(xué) 表面活性劑的存在可以提高剩余污泥的水解速率并提高短鏈脂肪酸的產(chǎn)量，然而多 數(shù)化學(xué)合成的表面活性劑生物可降解性較差，會對環(huán)境帶來不利的影響，且僅使用 化學(xué)表面活性劑(如十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉)對剩余污泥厭氧產(chǎn)酸效 果的提高不夠顯著。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種脂肽類生物 表面活性劑——表面活性素促進(jìn)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法，同時為脂肽類生物 表面活性劑在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用提供一條新的途徑。

　　本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

　　(1)將剩余污泥沉淀濃縮;

　　(2)將表面活性素溶解后投加到經(jīng)步驟(1)濃縮后的剩余污泥中;

　　(3)對剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵;

　　(4)對步驟(3)的發(fā)酵液進(jìn)行固液分離得到含有揮發(fā)性脂肪酸的清液。

　　步驟(1)所述的剩余污泥來源于采用生物法處理污水的污水處理廠，剩余污 泥沉淀時間為12～24h，經(jīng)沉淀濃縮后污泥干重為10～20g/L。

　　步驟(2)所述的表面活性素的投加劑量為0.01～0.30g(表面活性素)/g(干污 泥)。

　　步驟(3)所述的對剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵，在發(fā)酵開始前向厭氧反應(yīng)器中通 入氮?dú)庵练磻?yīng)器中無氧氣存在，厭氧發(fā)酵過程中控制發(fā)酵溫度在28～30℃之間， 混合攪拌的速度為100～120rpm，發(fā)酵時間為4～12d。

　　步驟(4)所述的對發(fā)酵液進(jìn)行固液分離所采用的方式為離心，離心分離的離 心力為5000～10000g，離心時間為20min。

　　本發(fā)明采用的表面活性素來源于一株枯草芽孢桿菌(ATCC21332)的發(fā)酵產(chǎn)物。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1.本發(fā)明所采用的表面活性素為微生物發(fā)酵產(chǎn)物，具有低毒、易生物降解且 在較大的溫度、pH等范圍內(nèi)均可保持良好表面活性的特點(diǎn)，對環(huán)境無二次污染。

　　2.對剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的促進(jìn)效果顯著，產(chǎn)酸量最高可較不投加表面活 性劑的對照組提高近5倍。

　　3.在較低的投加量下即可對剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸具有良好的促進(jìn)效果，在 投加濃度為0.05g(表面活性素)/g(干污泥)時即可使產(chǎn)算量較對照組提高4.1倍。