[发明专利]一种污泥厌氧发酵转化合成气定向制乙酸的方法

说明书

本发明公开了一种污泥厌氧发酵转化合成气定向制乙酸的方法。本方法利用城镇污水处理厂产生的污泥和生物质气化制备的合成气，通过混合菌群的厌氧发酵，控制操作条件，抑制产甲烷菌群活性，使复杂有机物只分解产生有机酸等，而不继续代谢产生甲烷，最后将使有机酸得到累积，获得乙酸高附加值化工产品，实现污泥的减量化、资源化利用。

技术领域

本发明涉及一种污泥厌氧发酵转化合成气定向制乙酸的方法，属于发酵工艺领域。

背景技术

合成气的主要成分是CO、H₂等。合成气通过生物质(如稻草、玉米秸秆和小麦秸秆)气化技术制备而得。生物质气化是目前生物质能源化中实际利用的主要方式，有利于节能减排。合成气通过复杂的传递过程能被微生物利用，到目前为止，关于利用生物技术转化CO制备乙酸的研究大多数是围绕纯菌展开的，而利用混合微生物的报道还很少。

目前，我国污泥资源化和无害化处理技术包括农用、堆肥燃烧、制水泥等建筑材料以及填埋等。济南市2018年实际产生含水率80％污泥28.3万吨，折合绝对干污泥量5.7万吨。随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水厂的污泥产生量急剧增加，面临复杂的治污难题，污泥的资源化利用是未来需要突破的重要环节。

污泥的厌氧分解要经历水解阶段，发酵阶段，产乙酸阶段和产甲烷阶段。环境中某些生态因子变化，既会改变发酵生成物的总数量，也会影响发酵产物的具体组成，从而得到不同的发酵类型。如在厌氧环境中，CO和H₂首先在同型产乙酸菌作用下转化为乙酸，然后进一步在产甲烷菌作用下转化为甲烷。虽然制备出甲烷取代天然气，可以缓解我国对天然气的需求，制备的甲烷比污泥直接燃烧、热裂解过程更加清洁、节能，但是甲烷在空气中燃烧会放出CO₂，造成温室效应。而厌氧消化过程的中间产物——有机酸是具有更高附加值的产品，通过调控厌氧消化过程，驯化出产酸的微生物，抑制产甲烷菌发挥作用，能够定向制备乙酸。

目前国内针对合成气污泥发酵定向产乙酸的研究菌种大多是纯菌。纯菌的培养条件较为严格，需要严格的无菌培养，操作更复杂，能耗高，成本较高；分离出的纯菌对环境的适应能力较弱；纯菌之间发生竞争作用，不适于大规模工业应用。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种污泥厌氧发酵转化合成气定向制乙酸的方法。本方法利用城镇污水处理厂产生的污泥和生物质气化制备的合成气，通过混合菌群的厌氧发酵，控制操作条件，抑制产甲烷菌群活性，使复杂有机物只分解产生有机酸等，而不继续代谢产生甲烷，最后将使有机酸得到累积，获得乙酸高附加值化工产品，实现污泥的减量化、资源化利用。

一种污泥厌氧发酵转化合成气定向制乙酸的方法，包括如下步骤：

1)取活性污泥置于培养瓶中，稀释活性污泥TS＝9-10g/L，保证严格的厌氧环境，温度35-37℃，转速120-130rpm培养，调整培养瓶中初始pH为9.0；

2)向步骤1)中所述培养瓶中通入CO和N₂的混合气体；

3)持续通入步骤2)中所述的混合气体，每天使用碱性溶液保持发酵液pH恒定，培养12天；

4)第13天开始，使用pH为9.5-10的Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲盐溶液调节，使pH提高至9.5，继续通入步骤2)中所述的混合气体，使用步骤3)中所述的碱性溶液保持pH恒定，调整后再培养50天；

5)保持步骤4)中所述的pH＝9.5不变，向反应器中连续通入CO和H₂的混合气体，再培养46天；