[发明专利]一种基于碳基固体酸填充中空纤维膜的挥发性脂肪酸回收装置

说明书

本发明公开了一种基于碳基固体酸填充中空纤维膜的挥发性脂肪酸回收装置。酸液分离罐内的中空纤维膜上下两端分别通过水解酸化液进液管和水解酸化液排液管与产酸发酵罐连通，酸液回收罐的积液瓶分别通过吸收液排液管和吸收液进液管与酸液分离罐顶端与低端相连通，中空纤维膜内的高密度滤网间填充有碳基固体酸，产酸发酵罐内安装有电机驱动的搅拌叶轮，其底端安装有恒温水浴皿。本发明结构简单，能够及时抽取产酸发酵罐内的水解酸化液，促进发酵底物反应；在碳基固体酸的作用下自动调节水解酸化液的酸碱度以达到中空纤维膜分离吸收所需的要求；水解酸化液回流至产酸发酵罐时，因与碳基固体酸分离，其酸碱度显著回升，不会阻碍产酸发酵。

技术领域

本发明创造属于固体废物资源化技术领域，尤其涉及一种基于碳基固体酸填充中空纤维膜的挥发性脂肪酸回收装置。

背景技术

挥发性脂肪酸是指具有1-6个碳原子碳链的短链脂肪酸，它们具有较强的挥发性。由于其较高的附加值，已被广泛应用于生产可生物降解塑料的原料、废水处理过程中的碳源及生产生物甲烷和生物柴油的底物。传统的用于化工的挥发性脂肪酸主要通过化学合成途径从石化资源中制取，会导致石化资源大量消耗，并造成严重的环境污染和能源危机，而剩余污泥、农林废物、餐厨垃圾、畜禽粪便等可生物降解固体废物作为原料通过厌氧发酵生产挥发性有机酸具有废物能源化和生产方式环境友好等优点。然而从复杂的厌氧消化体系中分离回收有机酸是一重大难题，因此，开发一种分离回收挥发性脂肪酸的装置是非常必要的。

一般情况下，酸分离可以通过膜接触反应器实现，膜接触反应器是一种膜分离系统，该系统结合了化学吸收法和膜分离法，是一种具有前景的气体和挥发性物质的分离回收方法。膜接触反应器常使用的是疏水微滤膜，其过滤动力取决于膜两侧的蒸汽压差。溶解的气体和挥发性物质在蒸汽压的作用下通过疏水膜被吸收液吸收，实现溶解性气体和挥发性物质的分离回收。

目前，产酸发酵过程与酸液分离回收过程一般是分开进行的，存在诸多弊端。一方面，现有装置的产酸发酵过程中由于挥发性脂肪酸的不断积累，使系统pH不断降低，进而影响产酸量和降解量；另一方面，现有的通过膜接触反应器分离回收挥发性脂肪酸的装置需要将完成产酸过程的水解酸化液通过调节pH至更低的酸度值后，才可再利用膜接触反应器进行膜分离回收有机酸，因此，工序繁杂，耗费人力，效率低下。

发明内容

本发明创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于碳基固体酸填充中空纤维膜的挥发性脂肪酸回收装置，提高了挥发性有机酸生产、分离和回收的效率，减少了人力消耗，达到了增产提效的目的。