一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法
【專利摘要】一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，它涉及一種污泥合成生物可降解塑料的方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)行合成PHA方法中易發(fā)生污泥膨脹，導致反應器穩(wěn)定性差，最終崩潰的問題，本發(fā)明的方法為：一、取活性污泥置于SBR反應器中；二、以6～8h為一個運行周期，其中包含進水，曝氣，沉淀，排水，排水比為1:1，進水包括碳源和營養(yǎng)物質(zhì)；三、以每天3～4個周期運行，污泥停留時間為1～10天，收集泥水混合液；四、進行批次實驗，排出一半上清液，補充等量碳源，曝氣，沉淀，排水；如此重復6～8次，即完成。本發(fā)明屬于可生物降解塑料合成領(lǐng)域。
【專利說明】一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于市政污泥資源利用與生物可降解塑料合成領(lǐng)域，具體涉及采用SBR好氧工藝馴化好氧顆粒污泥來合成聚羥基烷酸酯(PHAs)。
【背景技術(shù)】
[0002]聚羥基燒酸脂(Polyhydroxyalkanoates,簡稱PHAs或PHA)是一類由多種原核微生物在不均衡營養(yǎng)條件下合成，并存儲于細胞內(nèi)的脂類聚合物，在微生物代謝中起到積累碳源，平衡細胞內(nèi)外離子的作用。其化學、物理性質(zhì)與化學合成塑料相似，并且PHA可以在自然界中被微生物完全分解利用，是一種很有應用前景和開發(fā)價值的新型環(huán)保材料，有望解決目前普遍存在的白色污染問題。
[0003]目前PHA的生產(chǎn)主要以純菌培養(yǎng)發(fā)酵為主，且往往以高純度糖類為基質(zhì)，培養(yǎng)條件苛刻，致使PHA生產(chǎn)成本居高不下?；钚晕勰喾ㄊ浅鞘形鬯幚韽S的生物處理工藝中的核心工藝，活性污泥是包含了細菌、真菌、原生動物、后生動物的復雜微生物的體系。已有研究表明活性污泥污水處理的工藝中，具備PHA合成能力的菌類普遍存在，說明利用混合菌群進行PHA合成完全可行。利用活性污泥混合菌群合成PHA可有效降低成本，但也存在著馴化時間長、反應器運行不穩(wěn)定及合成的PHA含量低等局限性，成為其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸。 [0004]好氧顆粒污泥與普通活性污泥相比具有緊實的結(jié)構(gòu)和良好的沉降性能，可使反應器中保持較高的污泥濃度，能承受高有機負荷和水質(zhì)波動帶來的沖擊，且大多數(shù)好氧顆粒污泥的馴化均在SBR中進行，大部分馴化PHA富集菌也用此裝置。但現(xiàn)有合成PHA方法中易發(fā)生污泥膨脹，導致反應器穩(wěn)定性差，最終崩潰，目前還沒有一種有效的方法解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)行合成PHA方法中易發(fā)生污泥膨脹，導致反應器穩(wěn)定性差，最終崩潰的問題，而一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法。
[0006]本發(fā)明的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，它是按照以下步驟進行的:一、取活性污泥于高徑比為10:1的SBR反應器內(nèi)，使反應器內(nèi)污泥濃度達到3000 ~5000mg/L ；
[0007]二、以6~8h為一個運行周期，運行SBR反應器，所述的SBR反應器一個周期的運行過程如下:進水完成后，在SBR反應器的溫度為23°C~27°C條件下，開始曝氣，在SBR反應器內(nèi)溶解氧從2~3mg/L躍增到6~7mg/L后,繼續(xù)曝氣至當前周期結(jié)束的前30min,停止曝氣，然后進行沉淀3~5min，排水；其中，進的水含有碳源、氮源和磷源，其化學需氧量為5000-10000mg/L，且底物碳、氮和磷元素的濃度滿足C:N:P= (110~90): (7~5):1 ;
[0008]三、按步驟二的運行周期操作，以每天3~4個運行周期，運行SBR反應器，污泥停留時間為I~10天，收集每天排出的泥水混合液；
[0009]四、將收集的泥水混合液置于批次反應器中靜置后，去除批次反應器一半體積的上清液，收集沉淀物，加入與去除上清液等體積的碳源，然后進行曝氣，在反應器內(nèi)溶解氧含量從2~3mg/L躍增至6~7mg/L后,停止曝氣；
[0010]五、重復步驟四的操作6~8次，即完成采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料。
[0011]本發(fā)明包含以下有益效果:
[0012]本發(fā)明在接種活性污泥后，顆粒污泥的馴化期與PHA菌的篩選富集同步進行，不需要單獨考慮污泥恢復期，從而縮短了合成PHA的周期；本方法在常溫下通過監(jiān)測溶解氧與減少沉淀時間以實現(xiàn)顆粒污泥和PHA富集階段的快速馴化，從而對混合菌群進行強制篩選，且周期多、合成速度快，有助于實現(xiàn)污泥的資源化。
[0013]本發(fā)明中采用選擇性排泥的培養(yǎng)方法，將市政活性污泥馴化成具有良好PHA合成能力的好氧顆粒污泥，其原理是基于具有PHA合成能力的好氧顆粒污泥在底物充盈階段可以快速攝取底物以細胞儲存物(PHA形式)存在于細胞中，故在充盈末期此類菌群的沉降性能優(yōu)于普通活性污泥，且顆粒污泥性能穩(wěn)定，不易發(fā)生絲狀菌膨脹。所以通過本發(fā)明提供的好氧顆粒污泥培養(yǎng)方法，即通過選擇性排泥方法，利用選擇壓將具有PHA合成能力的顆粒污泥馴化出來，不具備PHA合成能力的菌群篩選掉。
[0014]本發(fā)明利用好氧顆粒污泥合成PHA，采用選擇性排泥的模式培養(yǎng)顆粒污泥，同時對于PHA富集菌進行篩選，成功培養(yǎng)出具有PHA富集能力的顆粒污泥。在反應器啟動運行30天內(nèi)顆粒污泥的PHA最大合成能力即可達到細胞干重的55%以上，大大縮短了馴化時間、留存下PHA合成能力強的目標菌群。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明PHA合成流程圖；
【權(quán)利要求】
1.一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于它是按照以下步驟進行的: 一、取活性污泥于高徑比為10:1的SBR反應器內(nèi)，使反應器內(nèi)污泥濃度達到3000~5000mg/L ； 二、以6~8h為一個運行周期，運行SBR反應器，所述的SBR反應器一個周期的運行過程如下:進水完成后，在SBR反應器的溫度為23°C~27°C條件下，開始曝氣，在SBR反應器內(nèi)溶解氧從2~3mg/L躍增到6~7mg/L后,繼續(xù)曝氣至當前周期結(jié)束的前30min,停止曝氣，然后進行沉淀3~5min，排水；其中，進的水含有碳源、氮源和磷源，其化學需氧量為5000-10000mg/L，且底物碳、氮和磷元素的濃度滿足C:N:P= (110~90): (7~5):1 ; 三、按步驟二的運行周期操作，以每天3~4個運行周期，運行SBR反應器，污泥停留時間為I~10天，收集每天排出的泥水混合液； 四、將收集的泥水混合液置于批次反應器中靜置后，去除批次反應器一半體積的上清液，收集沉淀物，加入與去除上清液等體積的碳源，然后進行曝氣，在反應器內(nèi)溶解氧含量從2~3mg/L躍增至6~7mg/L后,停止曝氣； 五、重復步驟四的操作6~8次，即完成采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于步驟一中所述的活性污泥為市政污泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于步驟二中所述的在SBR反應器的溫度為25°C條件下，開始曝氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于步驟二中所述的小分子有機酸為乙酸鹽、丙酸鹽或丁酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于步驟二中所述的以7~8h為一個運行周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于步驟二中所述的化學需氧量為7000-10000mg/Lmg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于步驟二中所述的化學需氧量為9000-10000mg/Lmg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于步驟二中所述的底物碳、氮和磷元素的濃度滿足C:N:P=IOO: 6:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于步驟三中所述的污泥停留時間為4~6天。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，其特征在于在反應器內(nèi)溶解氧含量從3mg/L躍增至7mg/L后，停止曝氣。
【文檔編號】C12P7/62GK103834697SQ201410098424
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】陳志強, 郭子瑞, 溫沁雪, 黃龍, 杜茂安 申請人:哈爾濱工業(yè)大學