專利名稱：用產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑在污泥厭氧發(fā)酵中定向產(chǎn)乙酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑在污泥厭氧發(fā)酵中定向產(chǎn)乙酸的方法，涉及一種產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑——2-溴乙烷磺酸鈉，通過往厭氧消化系統(tǒng)中投加此物質(zhì)，可以使產(chǎn)甲烷菌受到抑制進(jìn)而使有機(jī)酸特別是乙酸得到積累，對(duì)于市政污泥厭氧發(fā)酵定向產(chǎn)乙酸有重要作用。屬于污泥資源化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
污泥的厭氧消化過程可分為產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩個(gè)階段，對(duì)污泥厭氧消化的研究，以前大多偏重于如何使污泥最大限度的穩(wěn)定化和產(chǎn)出更多的甲烷用作燃料，但由于甲烷凈化和儲(chǔ)藏投資大，很多污水廠沒能將其很好利用，造成能源浪費(fèi)和溫室氣體增加。國(guó)內(nèi)已有課題組對(duì)污泥厭氧消化產(chǎn)氫進(jìn)行了研究，然而厭氧消化過程的中間產(chǎn)物——有機(jī)酸是具有更高附加值的產(chǎn)品，將厭氧消化過程控制在產(chǎn)酸階段進(jìn)而獲得有機(jī)酸將更有價(jià)值。
產(chǎn)甲烷菌包括很多屬種，按功能分可分為兩大類，包括食氫產(chǎn)甲烷菌和食乙酸產(chǎn)甲烷菌，有的還同時(shí)具有食氫和食乙酸兩個(gè)功能。盡管不同屬在功能上存在差異，但所有的產(chǎn)甲烷菌都具有輔酶M(HSCH2CH2SO3-)。
2-溴乙烷磺酸鹽，結(jié)構(gòu)式為BrCH2CH2SO3-，簡(jiǎn)稱BES，其鈉鹽分子量為211，是產(chǎn)甲烷菌所特有的輔酶M的結(jié)構(gòu)類似物，可選擇性的抑制所有產(chǎn)甲烷菌。厭氧消化系統(tǒng)是一系列微生物共同作用的復(fù)雜過程，包括水解發(fā)酵細(xì)菌，產(chǎn)氫產(chǎn)酸菌，產(chǎn)甲烷菌等，在硫酸鹽存在時(shí)還存在硫酸鹽還原菌。通過往污泥厭氧消化反應(yīng)器中投加BES抑制產(chǎn)甲烷菌后，產(chǎn)甲烷菌將受到抑制使得產(chǎn)甲烷過程被阻斷，只停留在產(chǎn)酸階段，最后將使有機(jī)酸得到累積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵定向產(chǎn)酸的方法，借助微生物調(diào)控劑，通過抑制產(chǎn)甲烷過程使厭氧消化過程中有機(jī)酸得到積累，進(jìn)而為厭氧消化提供一個(gè)更有價(jià)值的資源化之路。
技術(shù)方案污泥先經(jīng)過熱堿預(yù)處理pH12，120℃處理30min，處理后的污泥與經(jīng)上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)馴化的顆粒污泥以9∶1體積比混合進(jìn)行厭氧發(fā)酵，用一種產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑——2-溴乙烷磺酸鈉，將其配成溶液，在發(fā)酵初始投加到發(fā)酵液中，投加量為5～20mmol/L，初始pH為6～8，充氮?dú)?0s確保厭氧，封口，35℃下進(jìn)行發(fā)酵13～20d。
2-溴乙烷磺酸鈉的最佳投加量為5mmol/L。發(fā)酵液最佳初始pH為6。采用搖床發(fā)酵，轉(zhuǎn)速為120r/min。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用了一種微生物調(diào)控劑，把污泥厭氧消化過程停留在產(chǎn)酸階段以獲得高附加值的有機(jī)酸。這一途徑對(duì)于貫徹國(guó)家提出的“變廢為寶”方針具有重要的應(yīng)用價(jià)值。不僅適用于實(shí)驗(yàn)室研究，而且適用于針對(duì)目前所面臨的剩余污泥數(shù)量龐大并日趨增長(zhǎng)所要進(jìn)行的資源化生產(chǎn)。


圖1污泥經(jīng)預(yù)處理后，不同BES濃度對(duì)產(chǎn)酸的影響。
圖2污泥經(jīng)預(yù)處理后，BES濃度一定條件下不同初始pH對(duì)污泥產(chǎn)酸的影響。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1利用自然狀態(tài)下的污泥進(jìn)行發(fā)酵(污泥未經(jīng)預(yù)處理且未接種種泥)，污泥取自無錫某生活污水處理廠二沉池剩余污泥進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)條件下用搖瓶進(jìn)行試驗(yàn)，搖瓶裝液量300mL，發(fā)酵初始投加BES，投加濃度為50mmol/L，搖瓶充氮?dú)?0s確保厭氧，封口，120r/min 35℃搖瓶進(jìn)行發(fā)酵12d。與污泥在自然條件下厭氧發(fā)酵相比，添加BES之后(濃度為50mmol/L)發(fā)酵液中乙酸濃度可以提高至少3倍(從0.3g/L提高到1.2g/L)。
實(shí)施例2污泥來源和實(shí)驗(yàn)條件均同實(shí)施例1，污泥先經(jīng)過熱堿預(yù)處理(pH為12，120℃，30min)，處理后的污泥與經(jīng)UASB馴化的顆粒污泥以9∶1體積比混合進(jìn)行厭氧發(fā)酵，經(jīng)搖瓶發(fā)酵之后，如圖1所示，BES添加濃度為5～20mmol/L，發(fā)酵時(shí)間13～20d，乙酸濃度均在1.2g/L以上。最佳BES添加濃度為5mmol/L，在發(fā)酵14d時(shí)，乙酸濃度最高可達(dá)1.56g/L。
實(shí)施例3同樣針對(duì)預(yù)處理后的污泥，固定BES添加濃度為5mmol/L不變的條件下，預(yù)設(shè)不同初始pH(6，7，8)，如圖2所示，當(dāng)初始pH為6，在發(fā)酵18d時(shí)發(fā)酵液中乙酸最大累積濃度達(dá)到1.84g/L。
權(quán)利要求
1.一種使用產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑在污泥厭氧發(fā)酵中定向產(chǎn)乙酸的方法，其特征是污泥先經(jīng)過熱堿預(yù)處理pH 12，120℃處理30min，處理后的污泥與經(jīng)上流式厭氧污泥床反應(yīng)器馴化的顆粒污泥以9∶1體積比混合進(jìn)行厭氧發(fā)酵，用一種產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑——2-溴乙烷磺酸鈉，將其配成溶液，在發(fā)酵初始投加到發(fā)酵液中，投加量為5～20mmol/L，初始pH為6～8，充氮?dú)?0s確保厭氧，封口，35℃下進(jìn)行發(fā)酵13～20d。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑在污泥厭氧發(fā)酵中定向產(chǎn)乙酸的方法，其特征是2-溴乙烷磺酸鈉的最佳投加量為5mmol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑在污泥厭氧發(fā)酵中定向產(chǎn)乙酸的方法，其特征是發(fā)酵液最佳初始pH為6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑在污泥厭氧發(fā)酵中定向產(chǎn)乙酸的方法，其特征是采用搖床發(fā)酵，轉(zhuǎn)速為120r/min。
全文摘要
用產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑在污泥厭氧發(fā)酵中定向產(chǎn)乙酸的方法，屬于污泥資源化領(lǐng)域。本發(fā)明把產(chǎn)甲烷菌特異性抑制劑——2－溴乙烷磺酸鈉配成一定濃度的溶液投加到經(jīng)過預(yù)處理之后的污泥中，當(dāng)2－溴乙烷磺酸鈉投加濃度為5～20mmol/L，初始pH為6～8時(shí)，發(fā)酵時(shí)間13～20d，乙酸濃度最高可達(dá)1.84g/L，相對(duì)于污泥在自然狀態(tài)下發(fā)酵所產(chǎn)的乙酸量提高了5倍多。通過往厭氧消化系統(tǒng)中投加2－溴乙烷磺酸鈉，可以使產(chǎn)甲烷菌受到抑制進(jìn)而使有機(jī)酸特別是乙酸得到積累，對(duì)于市政污泥厭氧發(fā)酵定向產(chǎn)乙酸有重要作用。
文檔編號(hào)C12R1/01GK1896258SQ20061008814
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者陳堅(jiān), 劉和, 陳藝陽(yáng), 堵國(guó)成 申請(qǐng)人:江南大學(xué)