[发明专利]一种有机废物与污泥混合发酵生产高纯度L‑乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及到一种有机废物与污泥混合发酵生产高纯度L-乳酸的方法。

背景技术

乳酸广泛应用于医疗、食品、化工等行业。通过乳酸菌，可以从含碳水化合物及蛋白质等基质中厌氧发酵生产大量乳酸。目前，有机废物（如厨余垃圾、食品垃圾等）资源化生产乳酸的方法（见如中国专利201110425458.8；200710117684.3；200610010049.0）一般需要以下几个步骤：将厨余垃圾预处理、酶水解（糖化）、接种乳酸菌、中温发酵及固液分离。这些方法都涉及了投加菌种、酶制剂、中温发酵等复杂操作。

乳酸含有两种不同的手性分子，L-乳酸及D-乳酸。其中，L-乳酸是聚乳酸的前体物，聚乳酸是生物降解易的塑料的生产材料。所以，从有机废物中生产高纯度的L-乳酸更具有实际意义。有研究（文献[1]Water Research2007,41,(8),1774-1780；文献[2]Environmental Science and Technology1999,33,(1),198-200）分别报道了从厨余垃圾或污泥中发酵生产L-乳酸的方法；具体地；文献[2]（Environ Sci.Technol.1999,33,(1),198-200）中：产率为0.12g L-乳酸/g干污泥（L-乳酸纯度未给出）；文献[1]（Water Res.2007,41,(8),1774-1780）中：产率0.42g L-乳酸/g TCOD（报道数据为0.74g L-乳酸/g多糖，厨余含TCOD为206g/L），L-乳酸光学纯度为0.967；文献[3]（Water Res2007,41,(12),2636-2642）中：产率0.277g L-乳酸/g TCOD（报道数据为0.50g L-乳酸/g多糖，厨余含TCOD为220g/L），L-乳酸光学纯度为0.99。文献[4]（Bioresource Technol2008,99,(4),855-862）中：产率0.23L-乳酸/g VS，L-乳酸光学纯度为0.8。文献[3]和文献[4]是从厨余垃圾中产L-乳酸的方法。上述方法都涉及了投加L-乳酸菌、复杂的糖化及酶预处理及中温高温发酵条件等，并且L-乳酸菌的纯度无法达到100%，L-乳酸产率较低（Bioresource Technol2008,99,(4),855-862）。

目前，还没有从污泥及厨余垃圾混合发酵生产高纯度L-乳酸的发酵方法的报道。

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利用污泥及有机废物混合生产高纯度L-乳酸的发酵方法。

为了实现以上目的，提出以下解决方案：

一种有机废物与污泥混合发酵生产高纯度L-乳酸的方法，包括以下步骤：

（1）污泥与有机废物混合碱性发酵

将含碳水化合物的有机废物、浓缩污泥在厌氧发酵罐中混合，加水，在指定温度投加碱进行厌氧发酵，每隔一段发酵时间投加碱调节发酵系统至碱性、中性或弱酸性；

（2）上述步骤（1）的厌氧发酵结束后，固液分离，得到上层清液。

所述的步骤（1）中加入的水为自来水。

所述的步骤（1）中，浓缩污泥为城市生活污水厂的浓缩污泥，其含水率为95%-99%，总悬浮固体浓度（TSS）为10-50g/L(VSS/TSS=0.51-0.77)，优选TSS为18g/L（其中VSS是有机物质，TSS是总悬浮物质，VSS/TSS是表征混合物的有机含量），污泥C/N为7.0-9.0，优选C/N为8.3的污泥。

所述的步骤（1）中，含碳水化合物的有机废物包括厨余垃圾、食品下脚料等；厨余垃圾为剔除无机废物（如：塑料、纸片、碎片、筷子、碎骨）后，经粉碎过10-40目筛、优选20目筛的垃圾。含碳水化合物的有机废物的C/N为18-30，优选25

所述的步骤（1）中，含碳水化合物的有机废物加水稀释，使其含水率为50-90%，优选含水率为80%。

所述的步骤（1）中，含碳水化合物的有机废物与浓缩污泥混合挥发性干重比范围为0.7-17.5，优选为9.5。

所述的步骤（1）中，含碳水化合物的有机废物、浓缩污泥加水稀释后的总化学需氧量（TCOD）为20-60g COD/L，优选TCOD为25g COD/L。

所述的步骤（1）中，厌氧发酵温度为10-65℃，搅拌速度为40-200rpm，发酵系统pH调节至5-11；优选地，发酵温度为20℃，搅拌速度120rpm。