申请日2018.05.14
公开(公告)日2018.09.07
IPC分类号C12P7/52
摘要
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种提高有机废水中支链淀粉在开放系统生物转化为丁酸的方法。该方法以驯化的厌氧污泥为接种微生物，在淀粉废水中加入一定量的维生素B12，通过控制中性pH、温度和时间，进行厌氧发酵产酸。在一定的维生素B12加入量及合适的工艺条件下，可使支链淀粉的发酵产生的丁酸量提高50%左右。
翻译权利要求书
1.一种提高有机废水中支链淀粉在开放系统生物转化为丁酸的方法，其特征在于具体步骤如下：
向含有支链淀粉废水的厌氧反应器内接种驯化后的厌氧活性污泥，使厌氧反应器内的活性污泥浓度(TSS)为600-1200mg/L，再向厌氧反应器内加入维生素B12、微量元素和无机盐溶液，调节混合物的pH值为6~10，经氮气吹扫厌氧反应器2min后，用橡胶塞密封，使其保持厌氧状态，并将厌氧反应器在中温条件下，在摇床内厌氧发酵2~8d，在整个反应过程中维持厌氧反应器内溶液pH值为6~10，进行厌氧发酵产酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述维生素B12浓度为每g污泥悬浮固体对应加入0.02~0.2mg。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述每1L微量元素溶液中含有1mg的FeCl3、0.5mg的ZnSO4·7H2O、0.5mg的CuSO4·5H2O、0.5mg的MnCl2·4H2O和1mg的NiCl2·6H2O，由蒸馏水配制而成，其总体积为1L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述每1L无机盐溶液含有1g的KH2PO4、1g的NH4Cl、0.1g的CaCl2和0.1g的MgCl2·6H2O，由自来水配制而成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述维生素B12投加量为每g污泥悬浮固体加入0.1 mg、调节混合物的pH值为7、中温为37℃、厌氧发酵时间为6 d。
说明书
提高有机废水中支链淀粉在开放系统生物转化为丁酸的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种提高有机废水中的支链淀粉在开放系统生物转化为丁酸的方法。
背景技术
淀粉废水是以玉米、马铃薯、小麦、大米等农产品为原料生产淀粉或淀粉深加工产品(淀粉糖、葡萄糖、淀粉衍生物等)的工业产生的废水，一般都属于高浓度有机废水，是造成的主要污染源之一。淀粉是一种重要的工业原料，广泛地应用于食品、化工、纺织、医药等多种行业。按现在的加工工艺，整个淀粉制造业每年产生的废水量很大。废水排入江河会消耗水中的溶解氧，促进藻类及水生植物繁殖，废水量大时河流严重缺氧，发生厌氧腐败，因此，搞好淀粉废水的治理及综合回收利用越来越受到环境科学工作者的重视。
淀粉有支链和直链之分，其中支链占大部分，含量约 70% ~ 80%，在一些极端情况中，如糯米中，更是只含有支链淀粉。厌氧发酵可以产生挥发酸、氢气、甲烷等物质，其中挥发酸可用于城市污水脱氮除磷的补充碳源、生物合成PHA的原料以及用来产生氢气和甲烷。在现有报道中，未见报道过提高有机废水中的支链淀粉生物转化为丁酸的方法，且目前文献生产丁酸的方法主要是纯种(无菌、密闭系统)，但是从来没有报道在开放、无需灭菌的环境下生产丁酸。
维生素 B12是一种广泛存在于腺苷钴胺素异构酶、甲基转移酶和脱卤酶等变位酶中的辅酶，在生物体内发挥着重要的催化作用。近年来，由于维生素 B12具有优异的催化性能且天然无污染，其作为催化剂得到化学研究者的广泛关注。维生素 B12衍生物的中心金属 Co 可具有 Co(III)、Co(II) 和Co(I)三种氧化态，这三种氧化态均易得到，并且每种氧化态有不同的配位能力。现有研究表明，维生素B12作为催化剂能够用于实现在卤代物的脱卤降解。本课题基于维生素B12具有的氧化还原介体的性质，考虑在中性条件下适当投加一定量的维生素B12来促进支链淀粉在开放系统生物转化为丁酸，并且进一步提高其稳定化程度。
发明内容
本发明提出了一种提高有机废水中的支链淀粉在开放系统生物转化为丁酸的方法。
本发明提出的一种提高有机废水中支链淀粉在开放系统生物转化为丁酸的方法，具体步骤如下：
向含有支链淀粉废水的厌氧反应器内接种驯化后的厌氧活性污泥，使厌氧反应器内的活性污泥浓度(TSS)为600-1200mg/L，再向厌氧反应器内加入维生素B12、微量元素和无机盐溶液，调节混合物的pH值为6~10，经氮气吹扫厌氧反应器2min后，用橡胶塞密封，使其保持厌氧状态，并将厌氧反应器在中温条件下，在摇床内厌氧发酵2~8d，在整个反应过程中维持厌氧反应器内溶液pH值为6~10，进行厌氧发酵产酸。
本发明中，所述维生素B12浓度为每g污泥悬浮固体对应加入0.02~0.2mg。
本发明中，所述每1L微量元素溶液中含有1mg的FeCl3、0.5mg的ZnSO4·7H2O、0.5mg的CuSO4·5H2O、0.5mg的MnCl2·4H2O和1mg的NiCl2·6H2O，由蒸馏水配制而成，其总体积为1L。
本发明中，所述每1L无机盐溶液含有1g的KH2PO4、1g的NH4Cl、0.1g的CaCl2和0.1g的MgCl2·6H2O，由自来水配制而成。
本发明中，所述维生素B12投加量为每g污泥悬浮固体加入0.1 mg、调节混合物的pH值为7、中温为37℃、厌氧发酵时间为6 d。
本发明采用在厌氧反应器驯化一段时间的厌氧污泥作为发酵产酸的菌源。
本发明的有益效果是：
(1)提高了淀粉废水厌氧发酵丁酸总产量，较好的实施条件下较同样条件不添加维生素B12的对照组总挥发酸产量提高50%左右。
(2)本发明操作条件简单容易实施，pH为7的条件方便后续产甲烷阶段。
(3)厌氧发酵淀粉废水产酸技术既可以去除淀粉废水中含有的大量有机物，避免造成环境污染，又可以回收资源，对解决人类面临的能源危机和环境问题具有重要意义，符合当前循环经济的政策和可持续发展的国家战略。
