CN106801082A - 一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法 - Google Patents

一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106801082A
CN106801082A CN201710071723.4A CN201710071723A CN106801082A CN 106801082 A CN106801082 A CN 106801082A CN 201710071723 A CN201710071723 A CN 201710071723A CN 106801082 A CN106801082 A CN 106801082A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fermentation
tobacco waste
sludge
short chain
aliphatic acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710071723.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李小兰
徐雪芹
黄善松
贾海江
刘鸿
蒋宏霖
周芸
潘玉灵
周肇峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Tobacco Guangxi Industrial Co Ltd
Original Assignee
China Tobacco Guangxi Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Tobacco Guangxi Industrial Co Ltd filed Critical China Tobacco Guangxi Industrial Co Ltd
Priority to CN201710071723.4A priority Critical patent/CN106801082A/zh
Publication of CN106801082A publication Critical patent/CN106801082A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P39/00—Processes involving microorganisms of different genera in the same process, simultaneously
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/52—Propionic acid; Butyric acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/54—Acetic acid

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法，其具体方法包括以下步骤：以烟草废弃物为发酵底物，以污泥为接种物进行搅拌混匀得到发酵基质；向发酵基质中添加烷基多苷，搅拌条件下进行厌氧发酵。本发明实现烟草废弃物的减量化、资源化和无害化处理，具有运行成本低廉，收益高、短链挥发性脂肪酸产率高等优势。

Description

一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法
技术领域
本发明涉及固体废物处理技术领域，尤其涉及一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法，还涉及按照前述方法生产得到的短链挥发性脂肪酸。
背景技术
烟草下脚料是卷烟生产中产生的大宗副产品,富含各种有机成分和次生代谢产物。这类废弃物没有得到合理的利用,会给环境造成一定的负担。我国烟叶种植面积和年产量均居世界首位。在烟草种植和生产过程中,有大量的低次烟叶和被烟梗废弃,大约占烟叶总产量的25％。若是处理不当会严重影响城市环境，甚至威胁到人类的健康。因此烟草废弃物的处理处置问题成为环境保护领域的关键问题之一。
另一方面，水体富营养化问题日益突出，我国环保技术标准对污水处理厂出水的氮磷要求日益严格。生物脱氮除磷的实现依赖污水中大量可降解的有机碳源。然而，大多数情况下进水有机碳源的浓度往往不足。目前污水厂常采用投加碳源(例如：乙酸钠，甲醇等)的方式解决污水中碳源不足的问题。这些有机碳源的脱氮除磷效果较好，应用广泛，但也同样存在成本过高的问题。因此，急需开发更加低廉，有效的有机碳源。
烟草废弃物厌氧发酵生产挥发性脂肪酸，可在实现有机物降解的同时，达到资源回收再利用的目的。该工艺生产的发酵液中含有大量的短链挥发性脂肪酸(SCFAs)等末端发酵产物，这些有机碳源可以作为污水生物脱氮除磷的外加碳源。传统的厌氧发酵存在发酵时间长(20～30天)，产物转化率低等缺陷；因此，急需一种缩短发酵时间及提高产物转化率处理方法。
表面活性剂具有两亲的性能，即亲水性及亲油性，而且还具有增溶的作用，因此可以利用表面活性剂可以提高烟草废弃物的水解作用，从而提高短链脂肪酸的积累量且缩短发酵时间。在以往强化污泥水解的表面活性剂多为化学表面活性剂(例如，十二烷基磺酸钠，十二烷基硫酸钠等)，化学表面活性剂存在毒性高，生物降解性低对环境易造成二次污染等缺陷。而生物表面活性剂具有化学表面活性剂的各种表面性能，对环境友好，目前利用生物表面活性剂提高烟草废弃物厌氧水解速率从而提高产酸量的研究鲜有报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用烟草废弃物作为底物生产短链挥发性脂肪酸的方法，实现烟草废弃物的减量化、资源化和无害化处理，具有运行成本低廉，收益高、短链挥发性脂肪酸产率高等优势，本发明还提供了一种前述方法生产得到的短链挥发性脂肪酸，主要包括，乙酸，丙酸，丁酸和戊酸等，这些短链挥发性脂肪酸可以作为生物脱氮除磷的外加碳源，提高脱氮除磷的效率。
为解决上述技术问题，提供了一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法，包括以下步骤：
S1、以烟草废弃物为发酵底物，以污泥为接种物进行搅拌混匀得到发酵基质；
S2、向发酵基质中添加烷基多苷，搅拌条件下进行厌氧发酵。
所述的方法还包括烟草废弃物预处理步骤：
(1)将所述烟草废弃物粉碎后，进行脱水分离得到脱水干料和油水混合物；
(2)将所述油水混合物进行脱油处理得到脱油污水；
(3)混合所述脱水干料和脱油污水。前述的方法，优选的，污泥为污水处理厂中二沉池的剩余污泥；剩余污泥中的微生物为梭菌属微生物、拟杆菌属微生物、丁酸弧菌属微生物和双歧杆菌属微生物中的一种或多种。
前述的方法，优选的，将剩余污泥进行厌氧发酵培养一个月后，再作为S1步骤中的接种物。
前述的方法，优选的，烷基多苷的添加量为发酵基质中固体总质量的5w/w％～40w/w％。
前述的方法，优选的，发酵底物与接种物的体积比为9∶1。
前述的方法，优选的，S2步骤中厌氧发酵的温度为35℃～45℃，发酵时间4天～15天。
前述的方法，优选的，S2步骤中厌氧发酵的初始pH为7.0±0.5。
前述的方法，优选的，S2步骤中厌氧发酵的搅拌转速100r/min～130r/min。
作为一个总的技术构思，本发明提供了一种前述利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法生产得到的短链挥发性脂肪酸。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法，以烟草废弃物为发酵底物，污泥为接种物进行厌氧发酵，实验表明利用厌氧发酵工艺产生的碳源其脱氮除磷效果明显优于传统碳源甲醇，乙醇等，并且此工艺的生产成本低廉。污泥中的厌氧菌，如梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属将发酵底物中颗粒状的碳水化合物及蛋白质转为大分子的多糖及多肽，进而转化为短链挥发性脂肪酸(如乙酸，丙酸等)，烷基多苷促进厌氧发酵的水解作用并有效抑制了产甲烷过程，进一步提高了短链挥发性脂肪酸的产量。
由于本发明中添加了烷基多苷生物表面活性剂(0.2g/g TS)，当发酵时间为6天时，发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为37.2g/L，比没有添加烷基多苷的对照组2.1g/L提高了近17倍。
(2)本发明提供了一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法，发酵底物为烟草废弃物，接种物为剩余污泥，原料来源广泛，无需购买，具有运行成本低廉，收益高、短链挥发性脂肪酸产率高等优势，实现了烟草废弃物的减量化、资源化和无害化处理。
(3)本发明将烟草废弃物进行预处理，避免了高油性烟草废弃物对厌氧发酵产酸产生抑制作用，可以使发酵底物中大分子颗粒状物质转化成小分子溶解态有机物，从而提高了水解速率，进而缩短发酵时间并提高了产酸的效率。
(4)本发明提供了一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法，在发酵液中添加了烷基多苷。与化学表面活性剂相比，烷基多苷是一种性能较全面的新型非离子生物表面活性剂，具有高表面活性、较低的毒性、较高的生物降解性，在极端温度、pH和盐浓度下具有较好的选择性和专一性等优点，可大幅度提高烟草废弃物厌氧水解速率，缩短厌氧发酵的时间，这对烟草废弃物处理方式的改进、优化具有一定的指导意义；同时烷基多苷在厌氧发酵中被消耗，不会造成环境污染。
(5)本发明采用厌氧发酵的方式生产短链挥发性脂肪酸，厌氧发酵过程是序批式，不需要曝气鼓风等能源输入，同时短链挥发性脂肪酸的产量显著提高，具有能源消耗低，经济效益好等优点。
(6)本发明的短链挥发性脂肪酸的发酵液可以引入生物脱氮除磷系统，提高脱氮除磷效率。离心过后的滤渣可以用于堆肥或者配制液体肥料。
附图说明
图1为利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法步骤示意图
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。其中作为接种物的污泥为生活污水处理厂中二沉池的剩余污泥，具体取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，剩余污泥的微生物种类主要包括专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属等；作为发酵底物的烟草废弃物取自中烟南宁烟草公司，烟草废弃物的构成主要由碳水化合物及蛋白质。
实施例1：
参见图1：利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法，具体包括以下步骤：(1)预处理烟草废弃物：将烟草废弃物中不利于发酵的物质剔除。然后用粉碎机粉碎至0.3厘米以下，再将粉碎后的烟草废弃物与适量的蒸馏水混合控制含固率为15％，VS(挥发性固体)/TS(总固体)＝95.3％；完成烟草废弃物的预处理。
(2)接种污泥：取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，经检测，剩余污泥中的微生物主要为水解及发酵型微生物；具体为专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属。将剩余污泥进行厌氧培养一个月，厌氧培养的温度为35～45℃，pH控制在7.0±0.5，厌氧搅拌速度为100～130r/min，每天投加一次氮源和碳源(碳源为300±15mgCOD/L的乙酸钠，氮源为30±1mgNH4+-N/L的氯化铵)，污泥龄控制在12天，由此厌氧培养条件得到含水率99％，pH＝7.0±0.5的接种污泥。
(3)厌氧发酵：以1.8L经过步骤(1)预处理的烟草废弃物和0.2L经过步骤(2)接种污泥作为发酵基质，投入有机质玻璃制成的反应容器(即厌氧发酵器)，然后投入发酵基质中总固体(TS)的比重为0.05g/g TS的烷基多苷，充氮气驱氧进行厌氧发酵。控制厌氧发酵的温度为35～45℃，初始pH为7±0.5，搅拌转速为100～130r/min。
当发酵时间为6天时，测定发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为21.4g COD/L(以化学计量数计算)。
实施例2：
利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法，具体包括以下步骤：
(1)预处理烟草废弃物：将烟草废弃物中不利于发酵的物质剔除。然后用粉碎机粉碎至0.3厘米以下，再将粉碎后的烟草废弃物与适量的蒸馏水混合控制含固率为15％，VS(挥发性固体)/TS(总固体)＝95.3％；完成烟草废弃物的预处理。
(2)接种污泥：取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，经检测，剩余污泥中的微生物主要为水解及发酵型微生物；具体为专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属等。将剩余污泥进行厌氧培养一个月，厌氧培养的温度为35～45℃，pH控制在7.0±0.5，厌氧搅拌速度为100～130r/min，每天投加一次氮源和碳源(碳源为300±15mgCOD/L的乙酸钠，氮源为30±1mgNH4+-N/L的氯化铵)，污泥龄控制在12天，由此厌氧培养条件得到含水率99％，pH＝7.0±0.5的接种污泥。
(3)厌氧发酵：以1.8L经过步骤(1)预处理的烟草废弃物和0.2L经过步骤(2)接种污泥作为发酵基质，投入有机质玻璃制成的反应容器，然后投入发酵基质中总固体(TS)的比重为0.1g/g TS的烷基多苷，充氮气驱氧进行厌氧发酵。控制厌氧发酵的温度为35～45℃，初始pH为7±0.5，搅拌转速为100～130r/min。
当发酵时间为6天时，测定发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为30.5g COD/L(以化学计量数计算)。
实施例3：
(1)预处理烟草废弃物：将烟草废弃物中不利于发酵的物质剔除。然后用粉碎机粉碎至0.3厘米以下，再将粉碎后的烟草废弃物与适量的蒸馏水混合控制含固率为15％，VS(挥发性固体)/TS(总固体)＝95.3％；完成烟草废弃物的预处理。
(2)接种污泥：取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，经检测，剩余污泥中的微生物主要为水解及发酵型微生物；具体为专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属等。将剩余污泥进行厌氧培养一个月，厌氧培养的温度为35～45℃，pH控制在7.0±0.5，厌氧搅拌速度为100～130r/min，每天投加一次氮源和碳源(碳源为300±15mgCOD/L的乙酸钠，氮源为30±1mgNH4+-N/L的氯化铵)，污泥龄控制在12天，由此厌氧培养条件得到含水率99％，pH＝7.0±0.5的接种污泥。
(3)厌氧发酵：以1.8L经过步骤(1)预处理的烟草废弃物和0.2L经过步骤(2)接种污泥作为发酵基质，投入有机质玻璃制成的反应容器，然后投入发酵基质中总固体(TS)的比重为0.2g/g TS的烷基多苷，充氮气驱氧进行厌氧发酵。控制厌氧发酵的温度为35～45℃，初始pH为7±0.5，搅拌转速为100～130r/min。
当发酵时间为6天时，测定发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为37.2g COD/L(以化学计量数计算)。
实施例4：
(1)预处理烟草废弃物：将烟草废弃物中不利于发酵的物质剔除。然后用粉碎机粉碎至0.3厘米以下，再将粉碎后的烟草废弃物与适量的蒸馏水混合控制含固率为15％，VS(挥发性固体)/TS(总固体)＝95.3％；完成烟草废弃物的预处理。
(2)接种污泥：取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，经检测，剩余污泥中的微生物主要为水解及发酵型微生物；具体为专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属等。将剩余污泥进行厌氧培养一个月，厌氧培养的温度为35～45℃，pH控制在7.0±0.5，厌氧搅拌速度为100～130r/min，每天投加一次氮源和碳源(碳源为300±15mgCOD/L的乙酸钠，氮源为30±1mgNH4+-N/L的氯化铵)，污泥龄控制在12天，由此厌氧培养条件得到含水率99％，pH＝7.0±0.5的接种污泥。
(3)厌氧发酵：以1.8L经过步骤(1)预处理的烟草废弃物和0.2L经过步骤(2)接种污泥作为发酵基质，投入有机质玻璃制成的反应容器，然后投入发酵基质中总固体(TS)的比重为0.3g/g TS的烷基多苷，充氮气驱氧进行厌氧发酵。控制厌氧发酵的温度为35～45℃，初始pH为7±0.5，搅拌转速为100～130r/min。
当发酵时间为6天时，测定发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为38.5g COD/L(以化学计量数计算)。
实施例5：
(1)预处理烟草废弃物：将烟草废弃物中不利于发酵的物质剔除。然后用粉碎机粉碎至0.3厘米以下，再将粉碎后的烟草废弃物与适量的蒸馏水混合控制含固率为15％，VS(挥发性固体)/TS(总固体)＝95.3％；完成烟草废弃物的预处理。
(2)接种污泥：取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，经检测，剩余污泥中的微生物主要为水解及发酵型微生物；具体为专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属等。将剩余污泥进行厌氧培养一个月，厌氧培养的温度为35～45℃，pH控制在7.0±0.5，厌氧搅拌速度为100～130r/min，每天投加一次氮源和碳源(碳源为300±15mgCOD/L的乙酸钠，氮源为30±1mgNH4+-N/L的氯化铵)，污泥龄控制在12天，由此厌氧培养条件得到含水率99％，pH＝7.0±0.5的接种污泥。
(3)厌氧发酵：以1.8L经过步骤(1)预处理的烟草废弃物和0.2L经过步骤(2)接种污泥作为发酵基质，投入有机质玻璃制成的反应容器，然后投入发酵基质中总固体(TS)的比重为0.4g/g TS的烷基多苷，充氮气驱氧进行厌氧发酵。控制厌氧发酵的温度为35～45℃，初始pH为7±0.5，搅拌转速为100～130r/min。
当发酵时间为6天时，测定发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为40.5g COD/L(以化学计量数计算)。
对比例1：
(1)预处理烟草废弃物：将烟草废弃物中不利于发酵的物质剔除。然后用粉碎机粉碎至0.3厘米以下，再将粉碎后的烟草废弃物与适量的蒸馏水混合控制含固率为15％，VS(挥发性固体)/TS(总固体)＝95.3％；完成烟草废弃物的预处理。
(2)接种污泥：取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，经检测，剩余污泥中的微生物主要为水解及发酵型微生物；具体为专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属等。将剩余污泥进行厌氧培养一个月，厌氧培养的温度为35～45℃，pH控制在7.0±0.5，厌氧搅拌速度为100～130r/min，每天投加一次氮源和碳源(碳源为300±15mgCOD/L的乙酸钠，氮源为30±1mgNH4+-N/L的氯化铵)，污泥龄控制在12天，由此厌氧培养条件得到含水率99％，pH＝7.0±0.5的接种污泥。
(3)厌氧发酵：以1.8L经过步骤(1)预处理的烟草废弃物和0.2L经过步骤(2)接种污泥作为发酵基质，投入有机质玻璃制成的反应容器，充氮气驱氧进行厌氧发酵。控制厌氧发酵的温度为37℃，初始pH为7±0.5，搅拌转速为100～130r/min。
当发酵时间为6天时，测定发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为8.4g COD/L(以化学计量数计算)。
对比例2：
(1)预处理烟草废弃物：将烟草废弃物中不利于发酵的物质剔除。然后用粉碎机粉碎至0.3厘米以下，再将粉碎后的烟草废弃物与适量的蒸馏水混合控制含固率为15％，VS(挥发性固体)/TS(总固体)＝95.3％；完成烟草废弃物的预处理。
(2)接种污泥：取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，经检测，剩余污泥中的微生物主要为水解及发酵型微生物；具体为专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属等。将剩余污泥进行厌氧培养一个月，厌氧培养的温度为35～45℃，pH控制在7.0±0.5，厌氧搅拌速度为100～130r/min，每天投加一次氮源和碳源(碳源为300±15mgCOD/L的乙酸钠，氮源为30±1mgNH4+-N/L的氯化铵)，污泥龄控制在12天，由此厌氧培养条件得到含水率99％，pH＝7.0±0.5的接种污泥。
(3)厌氧发酵：以1.8L经过步骤(1)预处理的烟草废弃物和0.2L经过步骤(2)接种污泥作为发酵基质，投入有机质玻璃制成的反应容器，充氮气驱氧进行厌氧发酵。控制厌氧发酵的温度为37℃，初始pH为7±0.5，搅拌转速为100～130r/min。
当发酵时间为14天时，测定发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为12.0g COD/L(以化学计量数计算)。
从实施例1至实施例5可见，在烟草废弃物的发酵系统中投加了生物表面活性剂烷基多苷，使烟草废弃物中的有机物得到很好的利用，显著提高了短链挥发性脂肪酸的产量。
对比例3：
(1)预处理烟草废弃物：将烟草废弃物中不利于发酵的物质剔除。然后用粉碎机粉碎至0.3厘米以下，再将粉碎后的烟草废弃物与适量的蒸馏水混合控制含固率为15％，VS(挥发性固体)/TS(总固体)＝95.3％；完成烟草废弃物的预处理。
(2)接种污泥：取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，经检测，剩余污泥中的微生物主要为水解及发酵型微生物；具体为专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属等。将剩余污泥进行厌氧培养一个月，厌氧培养的温度为35～45℃，pH控制在7.0±0.5，厌氧搅拌速度为100～130r/min，每天投加一次氮源和碳源(碳源为300±15mgCOD/L的乙酸钠，氮源为30±1mgNH4+-N/L的氯化铵)，污泥龄控制在12天，由此厌氧培养条件得到含水率99％，pH＝7.0±0.5的接种污泥。
(3)厌氧发酵：以1.8L经过步骤(1)预处理的烟草废弃物和0.2L经过步骤(2)接种污泥作为发酵基质，投入有机质玻璃制成的反应容器，然后投入发酵基质中总固体(TS)的比重为0.2g/g TS的鼠李糖脂(生物表面活性剂)，充氮气驱氧进行厌氧发酵。控制厌氧发酵的温度为35～45℃，初始pH为7±0.5，搅拌转速为100～130r/min。
当发酵时间为6天时，测定发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为21.3g COD/L(以化学计量数计算)。
对比例4：
(1)预处理烟草废弃物：将烟草废弃物中木质筷子，餐巾纸，玻璃陶瓷片及骨头，鱼刺等不利于发酵的物质剔除。然后用粉碎机粉碎至0.3厘米以下，再将粉碎后的烟草废弃物运用脱水机分离为脱水干料及油水混合物两部分。将油水混合物排入油水分离器进行油水分离得到脱油污水。将脱油污水与脱水干料混合，含固率为15％，VS/TS＝95.3％；完成烟草废弃物的预处理。
(2)接种污泥：取自南宁第一污水处理厂二次沉淀排放的剩余污泥，经检测，剩余污泥中的微生物主要为水解及发酵型微生物；具体为专性厌氧的梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属等。将剩余污泥进行厌氧培养一个月，厌氧培养的温度为35～45℃，pH控制在7.0±0.5，厌氧搅拌速度为100～130r/min，每天投加一次氮源和碳源(碳源为300±15mgCOD/L的乙酸钠，氮源为30±1mgNH4+-N/L的氯化铵)，污泥龄控制在12天，由此厌氧培养条件得到含水率99％，pH＝7.0±0.5的接种污泥。
(3)厌氧发酵：以1.8L经过步骤(1)预处理的烟草废弃物和0.2L经过步骤(2)接种污泥作为发酵基质，投入有机质玻璃制成的反应容器，然后投入发酵基质中总固体(TS)的比重为0.2g/g TS的皂素(生物表面活性剂)，充氮气驱氧进行厌氧发酵。控制厌氧发酵的温度为35～45℃，初始pH为7±0.5，搅拌转速为100～130r/min。
当发酵时间为6天时，测定发酵液中短链挥发性脂肪酸的含量为19.6g COD/L(以化学计量数计算)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:以烟草废弃物为发酵底物，以污泥为接种物进行搅拌混匀得到发酵基质；
S2:向所述发酵基质中添加烷基多苷，搅拌条件下进行厌氧发酵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括烟草废弃物预处理步骤：
(1)将所述烟草废弃物粉碎后，进行脱水分离得到脱水干料和油水混合物；
(2)将所述油水混合物进行脱油处理得到脱油污水；
(3)混合所述脱水干料和脱油污水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述污泥为污水处理厂中二沉池的剩余污泥；所述剩余污泥中的微生物为梭菌属微生物、拟杆菌属微生物、丁酸弧菌属微生物和双歧杆菌属微生物中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述剩余污泥进行厌氧发酵培养一个月后，再作为所述S1步骤中的接种物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述烷基多苷的添加量为所述发酵基质中固体总质量的5w/w％～40w/w％。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵底物与所述接种物的体积比为9∶1。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述S2步骤中所述厌氧发酵的温度为35℃～45℃，发酵时间4天～15天。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述S2步骤中所述厌氧发酵的初始pH为7±0.5。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述烷基多苷的添加量为所述发酵基质中固体总质量的5w/w％～40w/w％；所述发酵底物与所述接种物的体积比为9∶1；所述S2步骤中所述厌氧发酵的温度为35℃～45℃，发酵时间4天～15天；所述S2步骤中所述厌氧发酵的初始pH为7±0.5；
所述S2步骤中所述厌氧发酵的搅拌转速100r/min～130r/min。
10.一种权利要求1至9中任一项所述利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法生产得到的短链挥发性脂肪酸。
CN201710071723.4A 2017-02-09 2017-02-09 一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法 Pending CN106801082A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710071723.4A CN106801082A (zh) 2017-02-09 2017-02-09 一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710071723.4A CN106801082A (zh) 2017-02-09 2017-02-09 一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106801082A true CN106801082A (zh) 2017-06-06

Family

ID=58988522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710071723.4A Pending CN106801082A (zh) 2017-02-09 2017-02-09 一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106801082A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109609561A (zh) * 2018-12-06 2019-04-12 天津科技大学 一种木质碳源污水混合菌种厌氧合成挥发性脂肪酸的方法
CN111718967A (zh) * 2020-05-27 2020-09-29 茅台学院 一种促进草类生物质厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法
CN112063679A (zh) * 2020-10-09 2020-12-11 山东省大健康精准医疗产业技术研究院 一种混合益生菌发酵复合碳水化合物制备短链脂肪酸的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101665810A (zh) * 2009-09-14 2010-03-10 苏州科技学院 一种剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法
CN102267818A (zh) * 2010-06-04 2011-12-07 郑州大学 一种脱氯烟草废料有机肥和人工草炭及其制造方法
CN103276023A (zh) * 2013-05-27 2013-09-04 南京理工大学 一种生物表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法
CN104030746A (zh) * 2014-06-24 2014-09-10 湖南豫园生物科技有限公司 有机物料腐熟剂、含烟草废弃物生物有机肥及其生产方法和使用方法
CN104498541A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 湖南大学 利用餐厨垃圾生产短链挥发性脂肪酸的方法及短链挥发性脂肪酸

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101665810A (zh) * 2009-09-14 2010-03-10 苏州科技学院 一种剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法
CN102267818A (zh) * 2010-06-04 2011-12-07 郑州大学 一种脱氯烟草废料有机肥和人工草炭及其制造方法
CN103276023A (zh) * 2013-05-27 2013-09-04 南京理工大学 一种生物表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法
CN104030746A (zh) * 2014-06-24 2014-09-10 湖南豫园生物科技有限公司 有机物料腐熟剂、含烟草废弃物生物有机肥及其生产方法和使用方法
CN104498541A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 湖南大学 利用餐厨垃圾生产短链挥发性脂肪酸的方法及短链挥发性脂肪酸

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANWEI ZHAO等: "Effect of initial pH on short chain fatty acid production during the anaerobic fermentation of membrane bioreactor sludge enhanced by alkyl polyglcoside", 《INTERNATIONAL BIODETERIORATION & BIODEGRADATION》 *
SU JIANG等: "Biological short-chain fatty acids (SCFAs) production from waste-activated sludge affected by surfactant", 《WATER RESEARCH》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109609561A (zh) * 2018-12-06 2019-04-12 天津科技大学 一种木质碳源污水混合菌种厌氧合成挥发性脂肪酸的方法
CN111718967A (zh) * 2020-05-27 2020-09-29 茅台学院 一种促进草类生物质厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法
CN112063679A (zh) * 2020-10-09 2020-12-11 山东省大健康精准医疗产业技术研究院 一种混合益生菌发酵复合碳水化合物制备短链脂肪酸的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104498541B (zh) 利用餐厨垃圾生产短链挥发性脂肪酸的方法及短链挥发性脂肪酸
CN111333179B (zh) 一种餐厨垃圾乳酸发酵生产废水反硝化碳源的方法
Ferreira et al. Combining biotechnology with circular bioeconomy: From poultry, swine, cattle, brewery, dairy and urban wastewaters to biohydrogen
Ma et al. Effect of ultrasonic pretreatment on chain elongation of saccharified residue from food waste by anaerobic fermentation
Srilatha et al. Fungal pretreatment of orange processing waste by solid-state fermentation for improved production of methane
CN104099374B (zh) 一种稻草秸秆碱处理与剩余污泥混合消化产沼气的方法
CN104370582B (zh) 一种有机垃圾无臭好氧堆肥方法
CN101913747B (zh) 一种利用造纸污泥和餐厨垃圾联合发酵产甲烷的方法
CN104404090A (zh) 一种促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法
CN103509829B (zh) 一种餐厨垃圾联合剩余污泥发酵制乙酸和丁酸的方法
Sun et al. Microalgal cultivation and nutrient removal from digested piggery wastewater in a thin-film flat plate photobioreactor
Zou et al. Enhancing methane production from U. lactuca using combined anaerobically digested sludge (ADS) and rumen fluid pre-treatment and the effect on the solubilization of microbial community structures
Kang et al. Enhanced anaerobic digestion of organic waste
CN106801082A (zh) 一种利用烟草废弃物生产短链挥发性脂肪酸的方法
CN101774835B (zh) 一种堆肥物料组合物及堆肥方法
CN110257437A (zh) 一种餐厨垃圾干式厌氧发酵快速启动及稳定运行方法
Qi et al. Fermentation liquid production of food wastes as carbon source for denitrification: Laboratory and full-scale investigation
CN101665810A (zh) 一种剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法
Wang et al. Multiple hydrolyses of rice straw by domesticated paddy soil microbes for methane production via liquid anaerobic digestion
Kusmayadi et al. Simultaneous nutrients removal and bio-compounds production by cultivating Chlorella sorokiniana SU-1 with unsterilized anaerobic digestate of dairy wastewater
CN103980011A (zh) 一种利用生活垃圾制备液态生物有机肥的方法
CN104388484A (zh) 一种以挥发性脂肪酸为原料发酵生产微生物油脂的方法
Jomnonkhaow et al. Valorization of spent coffee grounds through integrated bioprocess of fermentable sugars, volatile fatty acids, yeast-based single-cell protein and biofuels production
CN108504699B (zh) 一种利用apg06促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法
CN107058399A (zh) 一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170606

RJ01 Rejection of invention patent application after publication