[发明专利]序贯式同步回收活性污泥中聚羟基脂肪酸酯和海藻酸盐的方法有效

专利信息
申请号: 202210969281.6 申请日: 2022-08-12
公开(公告)号: CN115322342B 公开(公告)日: 2023-05-26
发明(设计)人: 温沁雪;刘宝震;陈志强 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: C08G63/06 分类号: C08G63/06;C08G63/78;C08B37/00;C02F11/18;C02F11/127;C02F11/00
代理公司: 哈尔滨龙科专利代理有限公司 23206 代理人: 高媛
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 序贯式 同步 回收 活性污泥 羟基 脂肪酸 海藻 方法
【说明书】:

发明公开了一种序贯式同步回收活性污泥中聚羟基脂肪酸酯和海藻酸盐的方法,所述方法以城镇污水处理厂的剩余污泥或者混合菌群合成PHA工艺的最大积累试验后排泥为对象,同步提取污泥中的胞外聚合物——海藻酸盐和胞内聚合物PHA。本发明以回收活性污泥中的生物聚合物为目的,采用三步序贯式提取方法,同步回收活性污泥中的结构性EPS和胞内的PHA,在经过pH调节和初步纯化后,获得海藻酸盐和PHA。将本方法应用于实验室规模的一活性污泥合成PHA系统排泥,获得海藻酸盐回收率10%,PHA回收率和纯度分别为80%和98%。

技术领域

本发明属于环境废弃资源回收技术领域,涉及一种从活性污泥中同步提取海藻酸盐(Alginate,AL)和聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate,PHA)的方法。

背景技术

污水的活性污泥处理工艺发展至今已有百年历史,高效和稳定的处理能力使得活性污泥工艺至今仍是全球普遍使用的污水处理首选工艺。但是该工艺存在剩余污泥产量大、无害化处理处置成本高等问题。2020年我国剩余污泥产量突破1162万吨,该产量随着污水处理量的逐年增加将呈现持续增加趋势。另一方面,剩余污泥中富含有机物质,活性污泥特殊的菌胶团结构使得剩余污泥中还富含胞外聚合物EPS,某些微生物还会在胞内存储生物聚合物,如聚羟基脂肪酸酯PHA。从剩余污泥中回收这些胞外和胞内的聚合物,不仅能实现剩余污泥的无害化处理,还可以“变废为宝”,将剩余污泥变成资源原材料。胞内聚合物PHA是一种与石油基塑料材料性能相似的可生物降解物质,可以用于生产可生物降解塑料代替石油基塑料使用,缓解塑料污染环境问题。因此,从污泥中回收PHA是一个极具前景的剩余污泥资源化技术。

关于微生物中PHA的提取技术,主要基于纯菌发酵合成PHA工艺中通过化学有机试剂三氯甲烷萃取方法的提取技术。但是该萃取技术使用到的三氯甲烷是一种有毒的有机试剂,对环境和人体健康都有潜在危害。此外,由于活性污泥以混合菌群为主,菌群外有大量胞外聚合物,菌群污泥的物理性能与纯菌环境差异较大,制约了有机试剂萃取传质效能和提取效率。而胞外聚合物EPS也是一种剩余污泥中可回收的资源物质。因此,亟需开发一种针对剩余污泥菌群结构的混合菌群胞内PHA提取技术,实现对活性污泥中多种生物聚合的同步回收。

发明内容

本发明的目的是提供一种序贯式同步回收活性污泥中聚羟基脂肪酸酯和海藻酸盐的方法,该方法可以为剩余污泥的资源化处理处置提供一种新的技术。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

一种序贯式回收活性污泥中聚羟基脂肪酸酯的方法,包括如下步骤:

步骤1:碳酸钠水溶液热处理

步骤1.1:将干污泥加入Na2CO3溶液中进行热处理,热处理参数:80~85℃温度下加热搅拌30~60min;

步骤1.2:干污泥和Na2CO3的混合液经过离心,获得上清液和固体部分;

步骤2:回收PHA

步骤2.1:弃掉上清液,向固体部分中加入表面活性剂,匀浆后将混合液进行热处理,热处理参数:80~85℃温度下混合搅拌4~12 h;

步骤2.2:反应完后,将混合液进行离心,收集离心后的上部混合液,弃掉固体部分;

步骤2.3:将步骤2.2收集的混合液再一次离心,离心后收集固体部分,弃掉上清液;

步骤2.4:将步骤2.3收集的固体部分干燥,获得PHA粗提物。

一种序贯式同步回收活性污泥中聚羟基脂肪酸酯和海藻酸盐的方法,包括如下步骤:

步骤1:碳酸钠水溶液热处理

步骤1.1:活性污泥经过离心弃掉上清液,获得湿污泥;

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