專利名稱：一種采用強(qiáng)制通風(fēng)強(qiáng)化將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種采用強(qiáng)制通風(fēng)強(qiáng)化將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙酸的方法，涉及采用強(qiáng)制通 風(fēng)強(qiáng)化產(chǎn)氫產(chǎn)酸/同型產(chǎn)乙酸耦合系統(tǒng)將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙酸的方法，屬于廢 棄生物質(zhì)資源化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
廢棄生物質(zhì)(如市政污泥、高濃度有機(jī)廢水、市政垃圾中的有機(jī)成分等) 的厭氧消化過程一般可分為產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩個(gè)階段，對廢棄生物質(zhì)厭氧消化的 研究，以前大多偏重于如何使廢棄生物質(zhì)最大限度的穩(wěn)定化和產(chǎn)出更多的甲烷 用作燃料，但由于甲烷凈化和儲藏投資大，沒能得到很好利用，造成能源浪費(fèi) 和溫室氣體增加。目前也有對廢棄生物質(zhì)進(jìn)行厭氧生物產(chǎn)氫和生物產(chǎn)電的研究 報(bào)道，然而厭氧消化過程的中間產(chǎn)物——有機(jī)酸是具有更高附加值的產(chǎn)品，將 厭氧消化過程控制在產(chǎn)酸階段進(jìn)而獲得有機(jī)酸將更有價(jià)值。產(chǎn)氫產(chǎn)酸/同型產(chǎn)乙 酸耦合系統(tǒng)可以較好地將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為以乙酸為主的有機(jī)酸，但同型乙酸
化作用對乙酸生產(chǎn)的貢獻(xiàn)只占4-10%，低于理論上的33%。另外，總乙酸產(chǎn)率
還有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)化產(chǎn)氫產(chǎn)酸/同型產(chǎn)乙酸耦合系統(tǒng)將廢棄生物 質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙酸的方法，促進(jìn)廢棄生物質(zhì)的降解，提高乙酸的產(chǎn)率，為廢棄生物 質(zhì)提供一個(gè)更有價(jià)值的資源化之路。
本發(fā)明的技術(shù)方案 一種采用強(qiáng)制通風(fēng)強(qiáng)化將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙酸的方 法，是在產(chǎn)氫產(chǎn)酸/同型產(chǎn)乙酸耦合系統(tǒng)中，在產(chǎn)氫產(chǎn)酸相與同型產(chǎn)乙酸相之間 設(shè)置真空泵采甲強(qiáng)制通風(fēng)措施；用經(jīng)加熱處理過的厭氧活性污泥作種泥，在產(chǎn) 氫產(chǎn)酸相中用廢棄生物質(zhì)以葡萄糖計(jì)作底物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，使主組分為乙酸的 有機(jī)酸得到累積；在同型產(chǎn)乙酸相中也用經(jīng)加熱處理過的厭氧活性污泥作種泥， 并通過強(qiáng)制通風(fēng)措施將產(chǎn)氫產(chǎn)酸相產(chǎn)生的氫氣與二氧化碳送入同型產(chǎn)乙酸相作 為底物進(jìn)行同型產(chǎn)乙酸。
兩相中的壓力條件-
產(chǎn)氫產(chǎn)酸相真空度為5-50kPa;
同型產(chǎn)乙酸相表壓為5-500kPa。
耦合產(chǎn)乙酸條件
產(chǎn)氫產(chǎn)酸相廢棄生物質(zhì)以葡萄糖計(jì)為20-40g/L，種泥采用加熱污泥，濃
度為2-8gVS/L，初始pH為7-11;
同型產(chǎn)乙酸相種泥采用加熱污泥，濃度為2-8gVS/L，初始pH為6.2-6.6;
發(fā)酵條件充氮?dú)?0-40min，密封，30-40"C下發(fā)酵10-15d，種泥與底物可 以利用強(qiáng)制通風(fēng)攪拌混合，也可以采用其它方式混合。
本發(fā)明的有益效果利用廢棄生物質(zhì)作原料，通過采用強(qiáng)制通風(fēng)強(qiáng)化產(chǎn)氫 產(chǎn)酸/同型產(chǎn)乙酸耦合產(chǎn)酸作用，獲得高附加值產(chǎn)品乙酸。本發(fā)明第一大優(yōu)點(diǎn)是 可以解決廢棄生物質(zhì)中易降解物對環(huán)境污染的問題，同時(shí)可回收高附加值產(chǎn)品 乙酸；第二大優(yōu)點(diǎn)是使產(chǎn)氫產(chǎn)酸相形成負(fù)壓，使其產(chǎn)生的氫氣和二氧化碳及時(shí)、 充分地從反應(yīng)液體中釋放，強(qiáng)化產(chǎn)氫產(chǎn)酸過程氫抑制的解除作用，同時(shí)增加同 型產(chǎn)乙酸相的正壓，提高同型乙酸化作用的底物濃度，強(qiáng)化同型產(chǎn)乙酸效應(yīng)， 有利于產(chǎn)耗氫平衡，乙酸產(chǎn)率最高可達(dá)0.46g乙酸/g葡萄糖，比耦合系統(tǒng)自然通 風(fēng)時(shí)的乙酸產(chǎn)率提高16%-28%;第三大優(yōu)點(diǎn)是在一般的產(chǎn)氫產(chǎn)酸/同型產(chǎn)乙酸耦 合系統(tǒng)中只需加設(shè)一臺小型的真空泵，即可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制通風(fēng)，具有設(shè)備簡單，操 作方便，成本低等特點(diǎn)。


圖1本發(fā)明所采用的實(shí)驗(yàn)裝置。
1.磁力攪拌器；2.取樣口； 3.真空泵；4.真空度表；5.回風(fēng)管及管夾； 6.壓力表；A.產(chǎn)氫產(chǎn)酸相；H.同型產(chǎn)乙酸相。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但不受附圖和實(shí)施例的限制。 實(shí)施例1:
A相內(nèi)底物廢棄生物質(zhì)以葡萄糖計(jì)濃度為40g/L，種泥濃度為6gVS/L，真空 度12kPa， H相種泥濃度為8gVS/L，在35。C發(fā)酵12d， A相乙酸濃度11.20士0.52 g/L， 乙酸在發(fā)酵水相產(chǎn)物中所占比例為62.6±1.2%， H相乙酸濃度5.62士0.06g/L，乙酸 在發(fā)酵水相產(chǎn)物中所占比例為82.2±4.1%，乙酸產(chǎn)率為0.41土0.03g乙酸/g葡萄糖。
實(shí)施例2:
A相內(nèi)底物廢棄生物質(zhì)以葡萄糖計(jì)濃度為25g/L，種泥濃度為2gVS/L，真空 度5kPa， H相種泥濃度為2gVS/L，在30。C發(fā)酵10d, A相乙酸濃度7.37士0.30 g/L， 乙酸在發(fā)酵水相產(chǎn)物中所占比例為63.1±1.4%， H相乙酸濃度2.61士0.01g/L，乙酸 在發(fā)酵水相產(chǎn)物中所占比例為82.6±1.7%，乙酸產(chǎn)率為0.43士0.02g乙酸/g葡萄糖。
實(shí)施例3:
A相內(nèi)底物廢棄生物質(zhì)以葡萄糖計(jì)濃度為20g/L，種泥濃度為8gVS/L，真空 度28kPa， H相種泥濃度為6gVS/L，在35。C發(fā)酵14d， A相乙酸濃度5.31士0.14 g/L， 乙酸在發(fā)酵水相產(chǎn)物中所占比例為60.4±1.6%， H相乙酸濃度3.44士0.11g/L，乙酸 在發(fā)酵水相產(chǎn)物中所占比例為71.2士1.3%，乙酸產(chǎn)率為0.44士0.03g乙酸/g葡萄糖。 實(shí)施例4:
A相內(nèi)底物廢棄生物質(zhì)以葡萄糖計(jì)濃度為30g/L，種泥濃度為4gVS/L，真 空度40kPa， H相種泥濃度為4gVS/L，在40。C發(fā)酵15d， A相乙酸濃度 6.43±0.21g/L，乙酸在發(fā)酵水相產(chǎn)物中所占比例為62.6±1.2%， H相乙酸濃度 7.92±0.14g/L，乙酸在發(fā)酵水相產(chǎn)物中所占比例為85.4±4.1%，乙酸產(chǎn)率為 0.46士0.03g乙酸/g葡萄糖。
權(quán)利要求
1、一種采用強(qiáng)制通風(fēng)強(qiáng)化將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙酸的方法，其特征是在產(chǎn)氫產(chǎn)酸/同型產(chǎn)乙酸耦合系統(tǒng)中，在產(chǎn)氫產(chǎn)酸相與同型產(chǎn)乙酸相之間設(shè)置真空泵采用強(qiáng)制通風(fēng)措施；產(chǎn)氫產(chǎn)酸相中用經(jīng)加熱處理過的厭氧活性污泥作種泥，用廢棄生物質(zhì)以葡萄糖計(jì)作底物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，使主組分為乙酸的有機(jī)酸得到累積；在同型產(chǎn)乙酸相中也用經(jīng)加熱處理過的厭氧活性污泥作種泥，通過強(qiáng)制通風(fēng)措施將產(chǎn)氫產(chǎn)酸相產(chǎn)生的氫氣與二氧化碳送入同型產(chǎn)乙酸相作為底物進(jìn)行同型產(chǎn)乙酸，在耦合系統(tǒng)兩相間設(shè)置或不設(shè)置回風(fēng)管；(1)兩相中的壓力條件產(chǎn)氫產(chǎn)酸相真空度為5-50kPa；同型產(chǎn)乙酸相表壓為5-500kPa；(2)耦合產(chǎn)乙酸條件產(chǎn)氫產(chǎn)酸相廢棄生物質(zhì)以葡萄糖計(jì)為20-40g/L，種泥采用加熱污泥，濃度為2-8gVS/L，初始pH為7-11；同型產(chǎn)乙酸相種泥采用加熱污泥，濃度為2-8gVS/L，初始pH為6.2-6.6；發(fā)酵條件充氮?dú)?0-40min，密封，30-40℃下發(fā)酵10-15d，種泥和底物利用強(qiáng)制通風(fēng)攪拌混合。
全文摘要
一種采用強(qiáng)制通風(fēng)強(qiáng)化將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙酸的方法，屬于廢棄生物質(zhì)資源化領(lǐng)域。本發(fā)明是在產(chǎn)氫產(chǎn)酸/同型產(chǎn)乙酸耦合系統(tǒng)中，在其之間設(shè)置真空泵采用強(qiáng)制通風(fēng)措施；產(chǎn)氫產(chǎn)酸相用加熱污泥作種泥，用廢棄生物質(zhì)以葡萄糖計(jì)作底物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，使主組分為乙酸的有機(jī)酸累積；在同型產(chǎn)乙酸相中也用加熱污泥作種泥，通過強(qiáng)制通風(fēng)措施將產(chǎn)氫產(chǎn)酸相產(chǎn)生的氫氣與二氧化碳作為底物進(jìn)行同型產(chǎn)乙酸，耦合系統(tǒng)乙酸產(chǎn)率達(dá)0.46g乙酸/g葡萄糖，比系統(tǒng)自然通風(fēng)時(shí)的乙酸產(chǎn)率提高16％-28％。本發(fā)明可以解決廢棄生物質(zhì)中易降解物對環(huán)境污染的問題，同時(shí)可回收高附加值產(chǎn)品乙酸；只需加設(shè)一臺小型的真空泵，即可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制通風(fēng)，具有設(shè)備簡單，操作方便，成本低等特點(diǎn)。
文檔編號C12P7/40GK101168753SQ200710134829
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者和 劉, 李秀芬, 聶艷秋, 堅(jiān) 陳 申請人:江南大學(xué)