[发明专利]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

说明书

本发明公开了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。包括以下步骤：1)通过对木质生物资源以高温高压水热预处理法进行水解、酶解；2)以木材水解‑酶解液(还原糖)为碳源，对含活性污泥的污水进行厌氧驯化，富集可合成挥发性脂肪酸的产酸菌；3)对驯化后的污水实施厌氧发酵产酸，通过调节还原糖浓度、pH值、发酵温度和发酵天数等因素，提高挥发性脂肪酸的产量。最终确定挥发性脂肪酸为乙酸、丙酸和丁酸的混合酸。通过对比各实验组挥发性脂肪酸总量及各组分酸的比例，可以获取最优产酸条件。通过本方法，可以实现使用廉价碳源合成挥发性脂肪酸，将最佳产酸时间大大缩短，节省了能耗和成本。

技术领域

本发明属于生物质资源高效高值利用和固体废弃物处理领域，涉及一种木质碳源驯化污水混合菌种厌氧合成挥发性脂肪酸的方法。

背景技术

经济社会的日益发展对资源、环境提出了新的要求，木质生物质资源作为一种可再生的资源，而且来源广泛，包括农业秸秆类废弃物、林木及林产加工废弃物等，我国目前对木质生物质废弃物的利用率及回收率很低，大多都通过露天燃烧或填埋处置，这对生物质资源是一种严重的浪费。因此，它们的资源化利用日益受到人们的关注。以农林废弃物中的木质纤维素类生物质为原料生产乙醇、产酸、化学原料等，对开发生物质能源等具有重要意义。近年来，以木质纤维素(玉米秸秆、玉米芯、稻草秸秆等)发酵生产乳酸研究较多，但产酸种类单一，而且使用纤维素为原料时，需要对其提取，制备工艺复杂，成本较高。另有研究发现，木质生物质资源中的纤维素和半纤维素能水解成葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖等小分子糖类，这些糖类可以作为活性污泥厌氧产酸的碳源使用，不仅提高了木质资源废弃物的利用率，而且产酸种类多样化，包括乙酸、丙酸、丁酸等。

因此，本发明利用回收的木质生物质水解产生混合的小分子糖类水解液，以糖类水解液结合污水厌氧合成挥发性脂肪酸。本发明利用回收的木质生物质资源和活性污泥混合菌群制备挥发性脂肪酸，为木材废弃物的资源化利用开辟了一条新途径，同时为乙酸、丙酸、丁酸等小分子有机酸的制备开创了一种新的思路。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提供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。

本发明为解决背景技术中的技术问题，采用的技术方案是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，主要步骤如下：

1)水热预处理水解酶解木粉得到木材水解-酶解液：

(1)将40-80目木粉和超纯水以1:4比例混合均匀置于高温高压反应釜中，反应温度为200℃，反应时间为40分钟，反应后得到水解液；

(2)待所述步骤(1)中得到水解液冷却后，加超纯水稀释至1L，并调节pH至4.8；

(3)向稀释后的水解液中加入3mL CTec2酶解液，放在磁力搅拌器上加热搅拌，搅拌速度为330rpm，酶解温度为45℃，酶解时间为48h；

(4)将酶解后的溶液放入90℃的水浴中加热20min后取出冷却；

(5)待所述步骤(4)中的溶液冷却后抽滤，所得滤液还原糖放4℃冰箱储存备用；

2)对污水中合成挥发性脂肪酸的产酸菌进行驯化：

(1)配制污水进水液：以步骤1)得到的木材水解-酶解液为碳源，由于污水驯化初期为适应期，控制碳源浓度为500-3000mg/L依次递增，氮源浓度为12-75 mg/L依次递增，磷源浓度为2.5-15mg/L依次递增，每1L进水包括100mg/L MgSO₄和1mg/L微量元素液；

(2)将污水投加在2.5L容器中驯化培养，驯化周期的运行方式为进水→充氮气去除氧气+搅拌→沉淀→出水，温度维持在32℃，运行周期为24h；

(3)运行周期中沉淀段时间为1h，进水和出水均为500ml；