申請日2013.10.28

　　公開(公告)日2014.01.29

　　IPC分類號C12P7/52; C02F3/34; C12P7/54

　　摘要

　　本發(fā)明屬于廢水資源化領(lǐng)域，具體涉及一種定向調(diào)控木薯酒精廢水厭氧產(chǎn)酸組分的方法。本發(fā)明利用木薯酒精廢水碳水化合物含量高，氮磷含量相對低的特性，采用厭氧發(fā)酵制備揮發(fā)性脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，作為廢水處理碳源或者其他化工原料。通過改變發(fā)酵系統(tǒng)pH的調(diào)控頻次，實(shí)現(xiàn)定向控制發(fā)酵產(chǎn)物揮發(fā)酸主要組分的目的。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種定向調(diào)控木薯酒精廢水厭氧產(chǎn)酸組分的方法，其特征在于具體步驟如下：

　　啟動(dòng)發(fā)酵，將木薯酒精廢水與接種污泥混合，調(diào)節(jié)混合液的pH值為8-9，在30-40oC條件下低速攪拌進(jìn)行厭氧發(fā)酵，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)定向轉(zhuǎn)化為以丁酸或者乙酸/丙酸為主要組分的揮發(fā)性脂肪酸;控制水力停留時(shí)間為2.5-3.5小時(shí);木薯酒精廢水與接種污泥體積比為9:1~6:1，接種污泥濃度VSS為10~13g/L。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向調(diào)控木薯酒精廢水厭氧產(chǎn)酸組分的方法，其特征在于所述的木薯酒精廢水指的是酒精廠蒸餾出水分離的上清液，SCOD為32-48g/L，其碳水化合物含量為8-12g/L，蛋白質(zhì)為3-8g/L，乳酸含量為5-10g/L。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向調(diào)控木薯酒精廢水厭氧產(chǎn)酸組分的方法，其特征在于所述接種污泥來自某造紙廠UASB反應(yīng)器底部的顆粒污泥，顆粒污泥TS為120-180g/L，VS為90-120g/L。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向調(diào)控木薯酒精廢水厭氧產(chǎn)酸組分的方法，其特征在于所述pH值調(diào)節(jié)方式為下述三種中任一種：

　　(1)僅調(diào)節(jié)初始pH，其后不再調(diào)節(jié);

　　(2)每隔12h調(diào)節(jié)pH至設(shè)定值，用NaOH或堿性溶液調(diào)節(jié);

　　(3)自動(dòng)控制設(shè)備保持系統(tǒng)pH恒定至設(shè)定值。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向調(diào)控木薯酒精廢水厭氧產(chǎn)酸組分的方法，其特征在于低速攪拌的攪拌速度為100~120r/min。

　　說明書

　　一種定向調(diào)控木薯酒精廢水厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸組分的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于廢水資源化領(lǐng)域，具體涉及一種定向調(diào)控木薯酒精廢水厭氧產(chǎn)酸組分的方法。

　　背景技術(shù)

　　揮發(fā)性脂肪酸(Volatile fatty acids, VFAs)長久以來被認(rèn)為是厭氧發(fā)酵過程中的高附加值生物化學(xué)品。以揮發(fā)酸作為平臺(tái)，可進(jìn)一步開發(fā)生物燃料如甲烷，生物氫，生物柴油等，以及其他生物化學(xué)品，如生物塑料聚羥基脂肪酸脂(PHA)等。另外，VFAs本身作為脫氮除磷外碳源時(shí)，具有反硝化效率高，容易被微生物利用，且容易通過有機(jī)廢水或污泥等有機(jī)質(zhì)厭氧發(fā)酵獲得等優(yōu)點(diǎn)。最近幾年，有報(bào)道表明剩余污泥酸化發(fā)酵液可以用作污水廠補(bǔ)充碳源，但是存在發(fā)酵液含有較高濃度的氨氮及磷需要進(jìn)一步預(yù)處理，同時(shí)污泥酸化產(chǎn)生的碳源不足以供給污水廠所需的外碳源。此外，基于某些城市有機(jī)質(zhì)碳水化合物含量高，而氮磷含量少的特性，很多研究的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到利用城市有機(jī)質(zhì)如食品廢物，酒糟，淀粉廢水等發(fā)酵產(chǎn)生的VFAs作為外加碳源。因此，如何最大限度的提高有機(jī)質(zhì)向VFAs的轉(zhuǎn)化率有重要的意義，若進(jìn)一步將VFAs作為原料生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品時(shí)，則對VFAs組分有更嚴(yán)格的要求。研究表明，pH作為影響厭氧發(fā)酵過程的關(guān)鍵因素之一，不僅對發(fā)酵液中揮發(fā)酸的濃度有較大影響，在很大程度上也影響揮發(fā)酸的組成。但是這些研究主要集中在不同的發(fā)酵pH之間的橫向比較。本發(fā)明提出通過控制pH的調(diào)節(jié)頻率，進(jìn)而定向調(diào)控VFA主要組分，同時(shí)提高產(chǎn)物中VFAs的濃度。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于以木薯酒精廢水作為厭氧發(fā)酵基質(zhì)，通過對pH調(diào)節(jié)方式的改變，達(dá)到提高發(fā)酵液中VFAs的濃度，以及定向調(diào)控產(chǎn)物中揮發(fā)酸組分分布的目的。所產(chǎn)生的發(fā)酵液為反硝化提供一種快速可利用的外加碳源新類型，也為木薯酒精廢水提供一條新的資源化利用途徑。同時(shí)為定向調(diào)控厭氧發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的組成提供一種新思路。

　　本發(fā)明操作方便，在中溫條件和堿性范圍內(nèi)(8-9)，通過提高pH的調(diào)節(jié)頻率，提高木薯酒精廢水中VFAs的濃度，并在一定程度上控制各類揮發(fā)酸的比例。

　　本發(fā)明提出的一種定向調(diào)控木薯酒精廢水厭氧產(chǎn)酸組分的方法，具體步驟如下：

　　啟動(dòng)發(fā)酵，將木薯酒精廢水與接種污泥混合，調(diào)節(jié)混合液的pH值為8-9，在30-40oC條件下低速攪拌進(jìn)行厭氧發(fā)酵，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)定向轉(zhuǎn)化為以丁酸或者乙酸/丙酸為主要組分的揮發(fā)性脂肪酸;控制水力停留時(shí)間為2.5-3.5小時(shí);木薯酒精廢水與接種污泥體積比為9:1~6:1，接種污泥濃度VSS為10~13g/L。

　　本發(fā)明中，所述的木薯酒精廢水指的是酒精廠蒸餾出水分離的上清液，SCOD為32-48g/L，其碳水化合物含量為8-12g/L，蛋白質(zhì)為3-8g/L，乳酸含量為5-10g/L。

　　本發(fā)明中，所述接種污泥來自某造紙廠UASB反應(yīng)器底部的顆粒污泥，顆粒污泥120-180g/L，VS為90-120g/L。

　　本發(fā)明中，所述pH值調(diào)節(jié)方式為下述三種中任一種：

　　(1)僅調(diào)節(jié)初始pH，其后不再調(diào)節(jié);

　　(2)每隔12h調(diào)節(jié)pH至設(shè)定值，用NaOH或其他堿性溶液調(diào)節(jié);

　　(3)自動(dòng)控制設(shè)備保持系統(tǒng)pH恒定至設(shè)定值。

　　本發(fā)明中，低速攪拌的攪拌速度為100~120r/min。

　　本發(fā)明中，酒精廠蒸餾出水分離的上清液，用NaOH或廢堿液調(diào)節(jié)pH為堿性，調(diào)節(jié)頻率分別為僅調(diào)節(jié)初始pH為8(或9)，間隔12h調(diào)節(jié)至8(或9)，恒定控制pH8(9)，接種顆粒污泥，在中溫厭氧條件下發(fā)酵，發(fā)酵3天后，發(fā)酵液中的優(yōu)質(zhì)碳源產(chǎn)率由0.27(僅調(diào)節(jié)初始pH8)提高到0.47(間隔12h調(diào)節(jié)pH至8)和0.67(恒定控制pH為8)。pH為9的條件下也有相似的規(guī)律，VFA產(chǎn)率由0.26(僅調(diào)節(jié)初始pH9)提高到0.68(間隔12h調(diào)節(jié)pH9)和0.81(恒定控制pH9)。發(fā)酵液中揮發(fā)酸的種類由以正丁酸為主(僅調(diào)節(jié)初始pH)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐砸宜岷捅�酸為主要產(chǎn)物的發(fā)酵類型(間隔調(diào)節(jié)pH和恒定控制pH方式)。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　(1) 為生物法脫氮除磷處理城鎮(zhèn)廢水和工業(yè)廢水提供了一種獲得優(yōu)質(zhì)的快速外加碳源的工藝方法。

　　(2) 通過pH調(diào)節(jié)方式的改變提高產(chǎn)物中VFAs的濃度，為提高有機(jī)質(zhì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)酸以及定向調(diào)控?fù)]發(fā)酸組成提供了一種新思路。