申請日2016.05.05

　　公開(公告)日2016.08.24

　　IPC分類號C12P7/54; C12P7/52; C12P7/40; C02F11/04

　　摘要

　　一種利用剩余污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法。本發明公開了一種利用Mg2+促進剩余污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法。該方法為了解決剩余污泥發酵過程中短鏈脂肪酸積累不足及發酵后污泥脫水性能差的問題，采用在污泥發酵初始投加MgCl2·6H2O的方法，利用Mg2+在發酵過程中與污泥中其它金屬離子進行交換的特性，促使污泥絮體紊亂，釋放大量微生物可利用的有機物，從而提高產酸量;同時Mg2+能夠改變污泥中微生物群落的組成，改善污泥中微生物的多樣性及物種總數。本方法采用價廉易得的MgCl2·6H2O，提高了污泥的短鏈脂肪酸的產量，與此同時污泥的脫水性能也得到改善，有利于污泥的后續處理，有效地實現了污泥的資源化及減量化。

　　權利要求書

　　1.一種利用剩余污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法，其特征在于，包括以下步驟：將剩余污泥加入厭氧反應器中，投加0.05～0.2mol/L的MgCl2·6H2O，充分混合后充氮去氧，恒溫振蕩下進行厭氧發酵。

　　2.根據權利要求1所述的利用剩余污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法，其特征在于，所述的發酵溫度為20～50℃。

　　3.根據權利要求1所述的利用剩余污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法，其特征在于，發酵時間為9～16天。

　　說明書

　　一種利用剩余污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法

　　技術領域

　　本發明屬于固體廢棄物資源化技術領域，涉及一種利用剩余污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法，具體涉及一種利用Mg2+促進污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法。

　　背景技術

　　活性污泥法處理污水過程中產生大量的剩余污泥。剩余污泥是微生物在污水中進行有機物代謝，由于細胞自身增殖而形成，含有大量可溶性糖和蛋白。如何有效利用剩余污泥中的有機物并實現污泥的減量化是一個亟待解決的問題。

　　污泥厭氧消化技術成本較低，生物質產出率高，致病菌破壞率高，可產生甲烷，是最常用的污泥生物處理方法。污泥厭氧消化利用厭氧微生物分解作用，使污泥中的有機物分解并趨于穩定。水解酸化過程能夠有效的實現污泥的減量，同時回收酸化產物中的短鏈脂肪酸。

　　目前結合污泥厭氧消化技術進行污泥處理的方法日益增多。文獻1(Aijuan Zhou etal，Biochemical Engineering Journal，2013，77，240–245)報道了生物表面活性劑鼠李糖脂對污泥發酵產酸的促進作用，雖然產酸效果顯著，但鼠李糖脂成本太高難以進行推廣使用。文獻2(P.J.Strong et al，Waste Management，2012，32，1669–1677)采用了熱處理和熱化學處理對污泥發酵產乙酸以及產甲烷進行了研究，發現熱處理能夠有效地破壞污泥和微生物結構，促進甲烷的產量，但是熱處理能量消耗較高，大大增加了剩余污泥處理成本。文獻3(Gaoqiang Su et al，Journal of Bioscience and Bioengineering，2015，121(3)，293-298)采用投加NaCl的方式促進剩余污泥厭氧產酸，結果表示，Na+通過與污泥中的二價金屬離子(Ca2+、Mg2+)發生交換，促進污泥水解過程，大量有機物溶出，同時NaCl的加入抑制了產甲烷菌的活性，產酸量因此提高，但是在Na+與Ca2+、Mg2+發生交換的過程中，釋放有機物的同時釋放了大量的氨氮、磷，不利于積累的短鏈脂肪酸的直接應用。

　　因此，進一步開發剩余污泥的處理方法，對環境保護及固體廢棄物資源化具有十分重要的現實意義。

　　發明內容

　　針對現有的剩余污泥發酵過程中短鏈脂肪酸積累不足及發酵后污泥脫水性能差的問題，本發明提供了一種工藝成本低、產酸量提高、污泥脫水性能改善、后處理簡單的利用剩余污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法。該方法利用Mg2+與污泥中的金屬離子發生交換的特性，促使污泥絮體紊亂，進而增加了微生物可利用的有機物的含量，同時Mg2+能夠增加污泥中細菌的多樣性，抑制產甲烷菌，促進短鏈脂肪酸的積累，另外Mg2+作為二價金屬離子能夠顯著改善發酵污泥的脫水性能，同時去除部分的磷及氨氮。

　　為實現上述目的，本發明的技術解決方案如下：

　　一種利用剩余污泥厭氧發酵生產短鏈脂肪酸的方法，包括以下步驟：將剩余污泥加入厭氧反應器中，投加0.05～0.2mol/L的MgCl2·6H2O，充分混合后充氮去氧，恒溫振蕩下進行厭氧發酵。

　　優選地，所述的發酵溫度為20～50℃，發酵時間為9～16天。

　　Mg2+能與污泥絮體中含有的大量的Ca2+以及少量的Fe3+、Mn2+、K+等金屬離子發生交換，促使污泥絮體紊亂，有效地破壞了污泥絮體結構，使微生物可利用的有機物得到大量釋放，發酵產生的短鏈脂肪酸隨之增加。同時發明人發現，Mg2+的加入改變了污泥中微生物群落的結構與組成，提高了污泥中微生物的多樣性，使產酸菌的比例增加，進而提高了產酸量。Mg2+作為正二價金屬離子，可提高污泥的氧化還原電位，抑制產甲烷菌的活性，從而減少了短鏈脂肪酸的消耗，促進短鏈脂肪酸的積累。

　　與現有技術相比，本發明具有以下顯著優點：

　　(1)有效改善了發酵后污泥的脫水性能，有利于后續處理，節省人力物力;

　　(2)促進了微生物可利用的有機物的釋放，提高了污泥中產酸菌的比例，顯著提高了產酸量;

　　(3)抑制了污泥中產甲烷菌的活性，從而減少了短鏈脂肪酸的消耗，促進短鏈脂肪酸的積累;

　　(4)Mg2+能夠與污泥中的PO43-結合形成沉淀，去除部分PO43-，有利于污泥的脫氮除磷。