一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法与流程

本发明涉及污泥深加工，具体涉及一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法。

背景技术：

1、利用污泥发酵产短链脂肪酸尤其是乙酸，是污泥资源利用中的一个重要方向。现今各城市污水处理厂往往为反硝化处理单元的乙酸投加耗资巨大。而污泥发酵产生的乙酸可以直接输送到污水厂反硝化池中为反硝化反应提供电子供体。在污泥发酵产酸过程中，预处理能够提高污泥发酵效率，其方法包括物理、化学、生物法。物理方法主要包括加热、超声波、辐射等；化学方法主要包括酸处理和碱处理以及投加表面活性剂等处理，可以破坏污泥结构和微生物细胞壁和细胞膜，使内容物释放，提高发酵效率；生物方法主要包括添加外援微生物以及原位微生物驯化，以改善污泥微生物组成。但超声波、辐射等方法对技术和设备有较高要求；加酸碱调节的方法要求设备耐酸碱腐蚀，添加表面活性剂、氧化剂、含氨、含硫等化合物成本昂贵。且大多数预处理方法都有一项重要不足，在于发酵时间过长。这些方法往往需要污泥发酵6-12天以上，有的甚至长达14-16天。虽然最后可以获得可观的短链脂肪酸，但过长的发酵时间对于污水厂意味着占地面积、设备规模和时间成本的巨大压力。

2、铁碳微电解法是一种基于原电池原理，对废水进行处理的工艺，它是处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。铁碳微电解水处理技术对污染物的去除，可包括原电池反应、絮凝沉淀、氧化还原、电化学富集、物理吸附等过程协同完成。铁元素和碳作为电子和质子传递体，可以参与到微生物代谢过程中的电子传递链中，从而促进微生物的代谢和能量产生。铁碳微电解法还可断裂大分子难降解物质，显著提高废水的可生化性。在ph为5.50-7.00左右时，铁碳填料的损耗极低，且价格低廉，不会增加水厂负担。

3、在适宜的温度和氧气条件下，酵母菌可以利用污泥内的丰富有机物进行水解发酵，将原污泥中的蛋白质、脂肪、纤维素等物质分解，产生乙醇、乙酸和二氧化碳。而污泥内的原生乙酸菌亦可以利用酵母菌产生的乙醇进一步产生乙酸，其涉及到的复杂代谢过程包括糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径和氧化磷酸化等。

4、所以，利用铁碳微电解法和外源添加酵母菌联合强化污泥发酵，是一条可以快速获得乙酸的低成本、低技术要求的方法，可以满足城市污水厂反硝化电子供体需求以及污泥资源化利用的需求。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法。利用铁碳微电解法和外源添加酵母菌联合强化污泥厌氧发酵，是一条可以快速获得乙酸的低成本、低技术要求的方法，可以满足城市污水厂反硝化电子供体需求以及污泥资源化利用的需求。

2、本发明所采用的技术方案是一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法，包括以下步骤：

3、步骤(1)将污泥沉降后去除上清液，得到浓缩污泥，污泥为城市污水厂生化污泥，所述沉降温度为常温20℃-35℃,所述沉降的时间为20h～36h；

4、步骤(2)投加铁碳微电解填料，铁碳填料铁碳比为60％:40％、80％:20％,投加量固液比为5％～20％；

5、步骤(3)污泥与填料在60℃热解30分钟；后自然降温；

6、步骤(4)降温后投加活化野生型酵母菌，并与污泥、填料共搅拌均匀；

7、步骤(5)静置发酵，发酵体系溶解氧浓度为0.05-1.0mg/l，不设置密封盖，每天将污泥与填料共搅拌30s-1min,每日约2次，发酵罐内温度维持在30-37℃；

8、步骤(6)发酵时间为2-6天，可于上清液中快速收获乙酸，乙酸根浓度可达2000mg/l。

9、优选的，所述的步骤(1)中所述污泥沉降时间优选为24～28h，温度为25℃-30℃。

10、优选的，所述的步骤(2)中铁碳填料为球形，直径3-5mm，投加量固液比优选为10％,铁碳比优选为80％:20％。

11、优选的，所述的步骤(4)中野生型酵母菌为采用适应性筛选分离技术，活化方法为使用麦芽浸粉培养基30℃活化至生长对数期，同时加入沉降污泥1ml共同活化以适应污泥复杂菌种环境，湿培养混合物投加量质量体积比为0.5％-5％。

12、优选的，所述的步骤(5)中发酵体系溶解氧浓度优选为0.2-0.5mg/l。

13、优选的，所述的步骤(5)中发酵罐内温度优选为35℃。

14、优选的，所述的步骤(6)中发酵时间优选为2天。

15、其技术效果在于：本发明的有益效果是：1、本发明的发酵工艺流程高效便捷，可快速产生足量浓度的乙酸。2、本发明所用方法无需保持严格厌氧环境、无需加药或调整ph值，无需进行连续搅拌，节省了大量药剂、能源，易于推广。3、本发明生产工艺简单，易于操作，降低了对污泥发酵设备构建和人员技术要求，方便价廉。

技术特征：

1.一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中所述污泥沉降时间优选为24～28h，温度为25℃-30℃。

3.根据权利要求1所述的一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中铁碳填料为球形，直径3-5mm，投加量固液比优选为10％,铁碳比优选为80％:20％。

4.根据权利要求1所述的一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中野生型酵母菌为采用适应性筛选分离技术，活化方法为使用麦芽浸粉培养基30℃活化至生长对数期，同时加入沉降污泥1ml共同活化以适应污泥复杂菌种环境，湿培养混合物投加量质量体积比为0.5％-5％。

5.根据权利要求1所述的一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中发酵体系溶解氧浓度优选为0.2-0.5mg/l。

6.根据权利要求1所述的一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中发酵罐内温度优选为35℃。

7.根据权利要求1所述的一种酵母菌与铁碳微电解法联合发酵剩余污泥以快速获取乙酸的方法，其特征在于：所述的步骤(6)中发酵时间优选为2天。

技术总结本发明公开了一种通过酵母菌与铁碳微电解法联用，利用剩余污泥发酵快速产乙酸的方法。包括如下步骤：(1)将污泥沉降后去除上清液，得到浓缩污泥；(2)投加铁碳微电解填料；(3)污泥与填料在60℃热解30分钟；(4)投加自行分离的野生型酵母菌，活化并与污泥、填料共搅拌均匀；(5)静置发酵取上清液。相比传统的厌氧发酵方法如碱发酵法(长达10‑20天)，本发明可将污泥发酵时间缩短至2天以内，显著缩短了发酵时间，不仅回收了足量高价值化学品乙酸，同时无需保持严格厌氧环境、无需加药或调整pH值，无需进行连续搅拌，节省了大量药剂、能源，降低了对污泥发酵设备和人员技术要求，并可以在后续步骤强化污泥絮凝沉淀。技术研发人员：周文圣,张舒婷,曹长青受保护的技术使用者：东莞市顶盛环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4