[发明专利]脱水污泥制备产油酵母发酵培养基的方法及其应用

说明书

本发明涉及脱水污泥制备产油酵母发酵培养基的方法及其应用。包括以下步骤：(1)以污水处理厂产生的脱水污泥为原料，稀释至中浓度后，采用热碱预处理方法获得清液；(2)向获得清液接种同一污水处理厂浓缩池污泥，常温条件下厌氧发酵获得清液；(3)采用混凝、酸析、鸟粪石沉淀联合的调理方法去所得溶液中的腐殖酸、蛋白质和氨氮，得到高C/N且富含挥发性脂肪酸的溶液；(4)将所得溶液灭菌后作为产油酵母发酵培养基；(5)采用序批式培养方式培养产油酵母；(6)培养结束后获得的酵母细胞为原料，提取得到微生物油脂。本发明实现了脱水污泥的资源化利用和能源化，具有一定的环境效益和经济效益。

技术领域

本发明涉及一种脱水污泥制备产油酵母发酵培养基的方法及其应用，属于污泥资源化处理领域，同时也涉及微生物油脂合成领域。

背景技术

挥发性脂肪酸是可以被酵母菌直接利用的碳源，与传统碳源葡萄糖相比，挥发性脂肪酸向油脂的转化途径更短、理论转化效率更高。已有研究以剩余污泥(含水率99％)厌氧发酵获得的挥发性脂肪酸溶液为碳源培养产油酵母，获得了微生物油脂可以用于生物柴油的制备。但剩余污泥含水率高、不易于运输与储存。而污水处理厂将剩余污泥经过深度脱水处理后得到的脱水污泥，一方面易于运输和储存，另一方面其较高的有机质含量有利于提高挥发性脂肪酸的产量，更适用于后续实际生产和应用，从而降低生物柴油的生产成本。

对于高浓度的脱水污泥，其有机物多以固相存在于污泥中，通常需要对其进行预处理使有机物释放至液相中，以利于厌氧发酵。采用的预处理方法需使用较高的温度或者强酸强碱性等物理化学方法，这些操作会产生一些对微生物存在毒性或抑制作用的物质。除此之外，脱水污泥厌氧发酵后的发酵液中碳氮比很低，不能满足产油酵母正常生长的需求。因此对于高浓度的脱水污泥，经过预处理及厌氧发酵后获得的产酸液不能直接作为培养基培养产油酵母。研发相应的方法对脱水污泥产酸液进行适当的调理从而去除抑制性物质，才能作为产油酵母合适的培养基合成微生物油脂。

发明内容

针对中浓度污泥发酵产酸上清液中存在抑制性物质、氨氮含量高的特点，本发明提供了一种脱水污泥制备产油酵母发酵培养基的方法及其应用。

具体而言，使用混凝、酸析、鸟粪石沉淀联合调理结合序批式培养的方法，提高污泥发酵产生的挥发性脂肪酸向微生物油脂的资源化转化效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的一个目的是提供一种脱水污泥制备产油酵母发酵培养基的方法，包括以下步骤：

(1)以污水处理厂产生的脱水污泥为原料，稀释至中浓度后，采用热碱预处理方法获得清液；

(2)向步骤(1)中获得清液接种同一污水处理厂浓缩池污泥，常温条件下厌氧发酵获得清液；

(3)采用混凝、酸析、鸟粪石沉淀联合的调理方法去除步骤(2)所得溶液中的腐殖酸、蛋白质和氨氮，得到高C/N且富含挥发性脂肪酸的溶液；

(4)将步骤(3)所得溶液灭菌后作为产油酵母发酵培养基。所述产油酵母发酵培养基为富含挥发性脂肪酸的溶液。

在本发明的一个实施方式中，所述脱水污泥来源于采用生物法处理城市生活污水的污水处理厂。

在本发明的一个实施方式中，所述中浓度是指污泥浓度为40～70g/L。即根据测得的脱水污泥浓度，加入水将其稀释至污泥浓度为40～70g/L。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)采用热碱预处理方法进行预处理过程中，搅拌速度为70～80rpm，预处理温度85～95℃，预处理pH为10，预处理时间为6h，预处理结束后分离获取清液，离心力为20000×g，离心时间为20min。

在本发明的一个实施方式中，步骤(2)所述中接种采用的浓缩池污泥来源于采用生物法处理城市生活污水的污水处理厂，采用离心浓缩的方式获得接种物，离心力为5000×g，离心时间为10min。