[发明专利]一种猪粪定向酸化制备不同聚羟基脂肪酸酯的方法

权利要求书

1.一种猪粪定向酸化制备不同聚羟基脂肪酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）向厌氧反应器中一次性加入猪粪与接种物进行厌氧酸化发酵，总固体质量含量为1~14%，酸化周期5~10天，所述接种物为富含厌氧发酵所需的微生物的厌氧活性污泥以将猪粪中的大分子有机物转化为有机酸，通过控制反应条件制备以下不同质量百分含量的有机酸中的任意一种：

a. 控制反应器中猪粪进料的挥发性固体浓度为5~15 g/L，原料与接种物挥发性固体含量之比为1:1~2:1，温度为35~40 ℃，反应系统pH为7~7.5，定向制备由乙酸、丙酸、丁酸和戊酸组成的有机酸，其中，乙酸20~25%，丙酸20~30%，丁酸30~35%，戊酸10~20%；

b. 控制猪粪进料的挥发性固体浓度为10~20 g/L，原料与接种物挥发性固体含量之比为1:1~2:1，控制反应系统pH为5.5~6.5，温度为35~40℃，定向制备由乙酸、丙酸和丁酸组成的有机酸，其中，乙酸20~25%，丙酸15~20%，丁酸60~65%；

c. 控制猪粪进料的挥发性固体浓度为25~40 g/L，原料与接种物挥发性固体含量之比为1:1~3:1，控制反应系统pH为5.5~6.5，温度为35~40℃，定向制备由乙酸、丁酸和戊酸组成的有机酸，其中，乙酸15~45%，丁酸45~70%，戊酸5~20%；

d. 控制猪粪进料的挥发性固体浓度为20~40 g/L，原料与接种物挥发性固体含量之比为1:1~3:1，控制反应系统pH为5.5~6.5，温度为50~60℃，定向制备仅含乙酸和丁酸的有机酸，其中，乙酸35~40%，丁酸60~65%；

e. 控制猪粪进料的挥发性固体浓度为70~100 g/L，原料与接种物挥发性固体含量之比为3:1~5:1，控制反应系统pH为5.5~6.5，温度为50~60℃，定向制备仅含丁酸的有机酸；

f. 通过热激法预处理厌氧活性污泥，改变微生物群落结构，抑制甲烷生成，控制反应器中猪粪进料的挥发性固体浓度为70~100 g/L，原料与接种物挥发性固体含量之比为3:1~5:1，控制反应系统pH为5.5~6.5，定向制备仅含丁酸和戊酸的高浓度有机酸，其中，丁酸85~95%，戊酸5~15%；

（2）利用膜分离系统回收步骤（1）中酸化液，分离后的固体残渣用作有机肥；

（3）将步骤（2）中得到的酸化液流加至PHA合成反应器中，调整反应器环境为适合产PHA的条件，接种PHA合成细菌发酵生产PHA，并根据步骤（1）中不同条件下定向制备的不同质量百分含量的有机酸合成制备以下PHA产品中任意一种，其中：

a. 将仅含偶数碳的有机酸定向转化合成聚羟基丁酸；

b. 利用含有奇数碳的有机酸合成制备聚羟基丁酸戊酸共聚酯，根据有机酸中丙酸和戊酸的比例，定向调控PHBV中3-羟基戊酸的含量；

（4）收集步骤（3）中富含PHA的菌体，破壁过滤后得到PHA产品，过滤液分别回流至步骤（1）和步骤（3）中以减少厌氧酸化反应器与PHA合成反应器中用水添加。

2.根据权利要求1所述的猪粪定向酸化制备不同聚羟基脂肪酸酯的方法，其特征在于，步骤（1）所述的厌氧反应器为CSTR反应器，反应器体积为8 ~ 12 L，工作体积6~10 L，转速为40~80 r/min。

3.根据权利要求1所述的猪粪定向酸化制备不同聚羟基脂肪酸酯的方法，其特征在于，步骤（1）中通过向反应器中添加浓度为3~5 mol/L的盐酸控制系统pH值。

4.根据权利要求1所述的猪粪定向酸化制备不同聚羟基脂肪酸酯的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的热激法预处理厌氧活性污泥是通过水浴加热活性污泥抑制污泥中产甲烷菌的活性，预处理温度为50~100 ℃，时间为0.5~2.0 h。

5.根据权利要求1所述的猪粪定向酸化制备不同聚羟基脂肪酸酯的方法，其特征在于，步骤（2）中的膜分离系统包含絮凝沉淀单元与膜分离单元，其中絮凝沉淀单元用于去除酸化液中的不溶性固体物质、胶体和细小悬浮物，絮凝剂为阳性聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的共混物，混合质量比为1:8~1:12；膜分离单元用于回收酸化液中的有机酸并除去沼液中的杂菌，滤膜材料为聚偏氟乙烯，孔径为0.10~0.22 μm。