专利名称：一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法
技术领域：
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法。
背景技术：
当前，水体富营养化日益严重，控制污水中的氮和磷的量是国际上防止水体富营养化的一个重要策略。应用生物除磷脱氮技术可有效降低污水中的磷和氮的含量，而废水中的挥发性脂肪酸可为生物除磷脱氮提供所需碳源，有报道(见Water Science andTechnology, 1992，25，185-194)称生物法处理Img磷需要6 9mg短链脂肪酸(SCFAs)。但是，我国许多南方城市污水厂的进水中溶解性COD (包含SCFAs，特别是乙酸和丙酸)含量不足，难以满足高效生物除磷脱氮的需要。为此，一些研究者研究了在间歇反应器中对污水厂产生的污泥(包括初沉污泥和剩余污泥)进行厌氧发酵制备短链脂肪酸的研究(见中国发明专利 200510110451. I !Environmental Science and Technology,2006，40:2025-2029)。另据文献报道(见Water Research, 2004, 38:27-36 ；Bioresource Technology,2008，99:4400-4407),在保持污水总COD浓度不变的前提下，增加污水进水的丙酸/乙酸比从，可以显著提高氮和磷的去除效果。这表明，增加污水的丙酸含量比增加乙酸的浓度更有利于污水生物除磷脱氮效果的提高。在以往的研究过程中已经发现，通过向污泥发酵产酸系统中加入碳水化合物或厨余垃圾，可以提高污泥产酸液中的丙酸含量(中国发明专利200810035585. 5 ；Environmental Science and Technology, 2009，43 (12) : 4373-4380)。但是，丙酸的含量较低，只有不到50%。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法，包含以下步骤(I)预发酵浓缩污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；将厨余垃圾、浓缩污泥混合，加入到厌氧水解发酵罐中厌氧发酵，然后将混合物离心分离，取出上清液待用；(2)激活并富集丙酸杆菌种子液；(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)得到的上清液灭菌，接入步骤(2)得到的丙酸杆菌种子液中，在厌氧发酵罐中发酵产丙酸；(4)发酵结束后，将发酵混合物离心，得到富含丙酸的发酵上清液。
所述的步骤(I)中，浓缩污泥的含水率为98%_99%，总悬浮固体浓度(TS)为10-20g/L(VS/TS=0. 71 ±0. 08)，优选为15g/L (其中VS是有机物质，TS是总悬浮物质，VS/TS是表征混合物的有机含量)。所述的厨余垃圾为剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等废物后，经粉碎、过10目筛，获得C/N为16-20的浓缩厨余垃圾；加入自来水使含水率为80% ;厨余垃圾主要组分为米饭，肉类、油类为辅，蔬菜类较少(可忽略)，其中，米饭、肉类、油类的干重比为(3 10):(O. 5^5) : ((Γ2);优选米饭，肉类、油类的干重比为7:2:1。所述的步骤(I)中，浓缩污泥与厨余垃圾按干重比(O. 3、. 08) :1进行混合，加入自来水稀释后的总化学需氧量(TCOD)为20-40g C0D/L，优选浓缩污泥与厨余垃圾按干重比 为 O.18:1。所述的步骤(I)中，厌氧发酵的温度为10 65°C,搅拌速度为60-250rpm,用Ca(OH)2控制发酵的pH为5-12，发酵时间为2_5天；优选发酵温度为25°C，发酵的pH为7，发酵时间为4天。所述的步骤(I)中，离心分离的转速为2000-4000rpm，离心时间为4_6min。所述的步骤(2)中，将丙酸杆菌(SICC1.256)从斜面上激活后富集并储存于10%-30%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-50至-80°C ;每次按照接种量5-15%接种至富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2,于温度30°C富集2-4天后待用，优选富集3天。所述的步骤(3)中，将步骤(I)得到的上清液移在110 130°C、0. 06 O. 16MPa下灭菌10 40min ;冷却至室温,调节pH 6-8后加入到厌氧产酸发酵罐中，按5% 15%接种量在上清液中接入丙酸杆菌进行搅拌厌氧发酵，该厌氧发酵的时间为:Γ5天，维持ρΗ=5· 5 8. 5 (Ca(OH)2 调节)、温度 25 35。。。所述的步骤(4)中，离心的转速为500-2000rpm，离心时间2_4min。所述的步骤(4)中，发酵上清液中丙酸含量为3. 56、.95gC0D/L。厨余垃圾的种类有很多，对发酵的效果也有影响，米饭的碳水化合物较多，更容易被转化为丙酸，而蛋白质和脂肪的组成也有利于微生物的代谢生长，根据实验结果，这个比例下对产丙酸更有利本发明的有益效果是(I)污泥与厨余垃圾在弱碱性条件下进行第一阶段发酵，有利于微生物胞外酶水解糖、蛋白质、脂肪等大分子有机物。(2)第二阶段发酵产生的丙酸含量为总酸的61. 2%-74. 6% (发酵上清液中丙酸含量为上清液中总酸的3. 56、. 95gC0D/L),比文献报道的丙酸含量高很多。
图I是本发明实施例中纯菌提高污泥与厨余垃圾混合发酵液丙酸含量的技术示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图进一步说明本发明。下列实施例中的厨余垃圾为剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等废物后，经粉碎、过10目筛，获得C/N为16-20的浓缩厨余垃圾。其中米饭、肉类、油类的干重比为(3 10):(O. 5^5) : ((Γ2);优选米饭，肉类、油类的干重比为7:2:1。实施例I如图I所示(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等本实施例中厨余垃圾为剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等废物后，经粉碎、过10目筛，获得C/N为16-20的浓缩厨余垃圾；加入自来水使含水率为80% ;厨余垃圾主要组分为米饭，肉类、油类为辅,米饭，肉类、油类最佳干重比为7:2:1。)0.411^，与0.46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加I. 63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于室温下(25°C)发酵2. 5天，搅拌速度为120rpm并使用Ca(OH)2控制pH为8. 5 ;取出发酵混合物在3000rpm离心5min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于20%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将20ml甘油管按照接种量10%接种至200ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集3天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室 温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca(OH)2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量10%)，厌氧搅拌发酵4天，维持pH=7 (Ca(OH)2调节)、温度30°C。(4)发酵结束后，将混合物在IOOOrmp离心2min，得到上清液中的丙酸量为
9.95gC0D/L (占总短链脂肪酸的74. 6%)。实施例2(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)O. 37L，与O. 7L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 3:1)，加1.43L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于室温下(250C )发酵2. 5天，搅拌速度为250rpm，并使用Ca (OH) 2控制pH为8 ;取出发酵混合物在3000rpm离心5min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于10%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将IOml甘油管按照接种量10%接种至IOOml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2,于温度30°C富集4天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca (OH) 2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量10%)，厌氧搅拌发酵4天，维持pH=7 (Ca(OH)2调节)、温度30°C。(4)发酵结束后，将混合物在IOOOrmp离心2min，得到上清液中的丙酸量为
6.10gC0D/L (占总短链脂肪酸的68. 2%)。实施例3(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0. 45L，与O. 22L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 08:1)，加1.83L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于室温下(25°C)发酵2. 5天，搅拌速度为60rpm，并使用Ca(OH)2控制pH为8 ;取 出发酵混合物在3000rpm离心5min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于15%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将30ml甘油管按照接种量15%接种至200ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集2天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca (OH) 2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量10%)，厌氧搅拌发酵4天，维持pH=7 (Ca(OH)2调节)、温度30°C。(4)发酵结束后，将混合物在IOOOrmp离心2min，得到上清液中的丙酸量为
8.70gC0D/L (占总短链脂肪酸的63. 9%)。实施例4(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0. 41L，与O. 46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加1.63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于室温下(25°C)发酵2· 5天，搅拌速度为120rpm，并使用Ca (OH) 2控制pH为5 ;取出发酵混合物在2000rpm离心3min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于30%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将20ml甘油管按照接种量10%接种至200ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集3天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca (OH) 2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量10%)，厌氧搅拌发酵4天，维持pH=7 (0&(0!1)2调节)、温度301。(4)发酵结束后，将混合物在500rmp离心2min，得到上清液中的丙酸量为
3.56gC0D/L (占总短链脂肪酸的61. 2%)。
实施例5(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0. 41L，与O. 46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加1.63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于室温下(25°C)发酵2. 5天，搅拌速度为120rpm，并使用Ca(OH)2控制pH为12 ;取出发酵混合物在4000rpm离心6min，获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于20%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将20ml甘油管按照接种量10%接种至200ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集3天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca(OH)2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量10%)，厌氧搅拌发酵5天，维持pH=7 (Ca(OH)2调节)、温度30°C。(4)发酵结束后，将混合物在1500rmp离心4min，得到上清液中的丙酸量为
7.50gC0D/L (占总短链脂肪酸的68. 9%)。实施例6(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0. 41L，与O. 46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加1.63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于室温下(25°C)发酵I. 5天，搅拌速度为120印!11，并使用0&(0!1)2控制？!1为8;取出发酵混合物在3000rpm离心5min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于20%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将30ml甘油管按照接种量10%接种至300ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集3天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅110°C、0. 06MPa下灭菌40min，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca (OH) 2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量15%)，厌氧搅拌发酵4天，维持pH=7 (Ca(OH)2调节)、温度30°C。(4)发酵结束后，将混合物在IOOOrmp离心3min，得到上清液中的丙酸量为
5.70gC0D/L (占总短链脂肪酸的69. 2%)。实施例7(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0. 41L，与O. 46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加1.63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TCOD为25g COD/L)；于室温下(25°C)发酵5天，搅拌速度为120rpm，并使用Ca(OH)2控制pH为8 ;取出发酵混合物在3000rpm离心5min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于20%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表I )，保存环境为-80°C ;使用前将IOml甘油管按照接种量5%接种至200ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2,于温度30°C富集4天后，获得丙酸杆菌种子液。
(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅130°C、0. 116MPa下灭菌lOmin，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca(OH)2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量10%)，厌氧搅拌发酵4天，维持pH=7 (Ca(OH)2调节)、温度30°C。(4)发酵结束后，将混合物在IOOOrmp离心3min，得到上清液中的丙酸量为
7.32gC0D/L (占总短链脂肪酸的64. 2%)。实施例8(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0. 41L，与O. 46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加1.63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于温度10°C发酵2.5天，搅拌速度为120印111，并使用0&(0!1)2控制？!1为8;取出发酵混合物在3000rpm离心5min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于10%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将30ml甘油管按照接种量15%接种至200ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集2天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca(OH)2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量10%)，厌氧搅拌发酵4天，维持pH=7 (Ca(OH)2调节)、温度30°C。(4)发酵结束后，将混合物在IOOOrmp离心3min，得到上清液中的丙酸量为
5.48gC0D/L (占总短链脂肪酸的71. 2%)。实施例9(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0.41L，与O. 46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加1.63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于温度65°C发酵2天，搅拌速度为120rpm，并使用Ca(OH)2控制pH为8 ;取出发酵混合物在4000rpm离心6min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于20%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将20ml甘油管按照接种量10%接种至200ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集3天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca(OH)2将pH调至7，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量10%)，厌氧搅拌发酵4天，维持pH=7 (Ca(OH)2调节)、温度30°C。
(4)发酵结束后，将混合物在IOOOrmp离心3min，得到上清液中的丙酸量为
9.45gC0D/L (占总短链脂肪酸的73. 3%)。实施例10(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0.41L，与O. 46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加1.63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于室温下(250C )发酵2. 5天，搅拌速度为120rpm，并使用Ca (OH) 2控制pH为8 ;取出发酵混合物在3000rpm离心5min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于20%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将30ml甘油管按照接种量10%接种至300ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集3天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca(OH)2将pH调至5. 5，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量15%)，厌氧搅拌发酵3天，维持pH=5. 5 (Ca(OH)2调节)、温度25°C。(4)发酵结束后，将混合物在IOOOrmp离心3min，得到上清液中的丙酸量为
10.12gC0D/L (占总短链脂肪酸的72. 1%)。实施例11(I)预发酵污泥与厨余垃圾的混合物(第一阶段发酵)；取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0.41L，与O. 46L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 18:1)，加1.63L自来水，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为25g COD/L)；于室温下(25°C)发酵I. 5天，搅拌速度为120印!11，并使用0&(0!1)2控制？!1为8;取出发酵混合物在3000rpm离心5min,获得的2L离心上清液。(2)激活及富集丙酸杆菌；将丙酸杆菌(SICC1. 256)从斜面上激活后富集并储存于20%的甘油管储存培养基中(培养基配方见表1)，保存环境为-80°C ;使用前将30ml甘油管按照接种量10%接种至300ml富集培养基(培养基配方见表2)，在培养瓶中充入N2，于温度30°C富集3天后，获得丙酸杆菌种子液。(3)利用丙酸杆菌种子液发酵上清液产丙酸(第二阶段发酵)；将步骤(I)的到的上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室温，注入2. 5L厌氧发酵罐中，用Ca(OH)2将pH调至8. 5，并接入步骤(2)获得的丙酸杆菌种子液(接种量15%)，厌氧搅拌发酵3天，维持pH=8. 5 (Ca(OH)2调节)、温度35°C。
(4)发酵结束后，将混合物在IOOOrmp离心3min，得到上清液中的丙酸量为
6.32gC0D/L (占总短链脂肪酸的68. 2%)。对比例I不接种丙酸杆菌的情况取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)O. 25L，加O. 75L自来水，与I. 5L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(污泥与厨余垃圾干重比为O. 9:1)，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为26. 90g C0D/L)，于室温下(25°C)发酵8天，搅拌速度为120rpm，并使用0&(0!1)2控制pH为8。发酵结束后，将混合物离心，得到上清液中的丙酸量为4. 73gC0D/L(占总短链脂肪酸的49. 1%)对比例2第一阶段发酵只用厨余垃圾发酵，污泥投入非常少，仅做水解菌接种。取经粉碎过筛的厨余垃圾(剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片等)0. 57L，加I. 43L自来水，与O. 2L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)混合(干重比为O. 01:1)，注入到3L厌氧发酵罐(TC0D为39.08g C0D/L)，并使用Ca(OH)2控制pH为8，室温下(25°C )发酵2. 5天后，取出发酵混合物在2000rpm离心4min，获得的2L离心上清液在高压灭菌锅121 °C、0. IIOMPa下灭菌20min，冷却至室温，pH调至7，接入200ml富集菌液。维持反应体系pH=7、温度30°C，厌氧搅拌发酵5天。发酵结束后，将混合物离心，得到上清液中的丙酸量为I. 15gC0D/L(占总短链脂肪酸的 62. 7%)。对比例3第一阶段发酵只使用污泥发酵，不涉及厨余垃圾仅取2. 5L浓缩剩余污泥(TSS 20g/L、VSS 14g/L、含水率为98%、pH=6. 84)，使用Ca(OH)2控制pH为8混合，室温下(25°C )发酵2. 5天后，取出发酵混合物在2000rpm离心5min，获得的2L离心上清液在高压灭菌锅121°C、0. IlOMPa下灭菌20min，冷却至室温，pH调至7，并将200ml富集菌液同时注入2. 5L厌氧产酸发酵罐中。维持反应体系pH=7、温度30°C，厌氧搅拌发酵5天。发酵结束后，将混合物离心，得到上清液中的丙酸量为O. 6gC0D/L (占总短链脂肪酸的 20. 1%)。实施例1-10与对比例I中的现有技术相比能够大大提高丙酸含量。表I甘油储存培养基配方
权利要求
1.一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法，其特征在于包含以下步骤 (1)将厨余垃圾、浓缩污泥混合，加入到厌氧水解发酵罐中厌氧发酵，然后将混合物离心分离，取出上清液待用； (2)激活并富集丙酸杆菌种子液； (3)将步骤(I)得到的上清液灭菌，接入步骤(2)得到的丙酸杆菌种子液中，在厌氧发酵罐中发酵产丙酸； (4)发酵结束后，将发酵混合物离心，得到富含丙酸的发酵上清液。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中，浓缩污泥的含水率为98%-99%，总悬浮固体浓度为10-20g/L，优选为15g/L。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的厨余垃圾为剔除筷子、碎骨、塑料、纸片、碎片废物后，经粉碎、过10目筛，获得C/N为16-20的浓缩厨余垃圾；加入自来水使含水率为80% ;其中，米饭、肉类、油类的干重比为(3 10) : (O. 5 5): ((T2);优选米饭，肉类、油类的干重比为7:2:1。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中，浓缩污泥与厨余垃圾按干重比(O. 3^0. 08):1进行混合，优选浓缩污泥与厨余垃圾按干重比为O. 18:1，加入自来水稀释后的总化学需氧量为20-40g COD/L。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中，厌氧发酵的温度为10 65°C，搅拌速度为60-250rpm，用Ca(OH)2控制发酵的pH为5-12，发酵时间为2-5天；优选发酵温度为25°C，发酵的pH为7，发酵时间为4天。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中，离心分离的转速为2000-4000rpm,离心时间为 4_6min。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(2)中，将丙酸杆菌从斜面上激活后富集并储存于10%-30%的甘油管储存培养基中，保存环境为-50至-80°C ;每次按照接种量5-15%接种至富集培养基，在培养瓶中充入N2,于温度30°C富集2-4天后待用，优选富集3天。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(3)中，将步骤(I)得到的上清液移在110 130°C、0. 06 O. 16MPa下灭菌10 40min ;冷却至室温，调节pH 6-8后加入到厌氧产酸发酵罐中，按5% 15%接种量在上清液中接入丙酸杆菌进行搅拌厌氧发酵，该厌氧发酵的时间为3 5天，Ca(OH)2维持pH=5. 5 8. 5、温度25 35°C。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(4)中，离心的转速为500-2000rpm,离心时间 2_4min。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(4)中，发酵上清液中丙酸含量为 3. 56 9. 95gC0D/L。
全文摘要
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种提高间歇发酵产酸液中丙酸含量的方法，包含以下步骤(1)将厨余垃圾、浓缩污泥混合，加入到厌氧水解发酵罐中厌氧发酵，然后将混合物离心分离，取出上清液待用；(2)激活并富集丙酸杆菌种子液；(3)将步骤(1)得到的上清液灭菌，接入步骤(2)得到的丙酸杆菌种子液中，在厌氧发酵罐中发酵产丙酸；(4)发酵结束后，将发酵混合物离心，得到富含丙酸的发酵上清液。本发明污泥与厨余垃圾在弱碱性条件下进行第一阶段发酵，有利于微生物胞外酶水解糖、蛋白质、脂肪等大分子有机物；发酵上清液中丙酸含量为上清液中总酸的3.56~9.95gCOD/L。
文档编号C12P7/52GK102776247SQ201210249898
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者李响, 王怀臣, 陈银广 申请人:同济大学