[发明专利]一种利用橘子皮生产挥发性脂肪酸的方法

说明书

本发明公开了一种利用橘子皮生产挥发性脂肪酸的方法，以橘子皮粉末作为厌氧发酵底物，以污水处理厂污泥作为接种物，将发酵底物和接种物混合进行厌氧发酵产酸。橘子皮和污泥的质量比为0.1～1:1，厌氧发酵的pH为4～9，温度为15～55℃，厌氧发酵的天数为6～16天。本发明的方法能同步实现废弃橘子皮和剩余污泥的减量化和资源化，生产具有高市场价值和广阔市场需求的挥发性脂肪酸，且能够提高VFAs的生成速率和产量，本发明VFAs产量在较优条件下可高达11718.1mg COD/L，其中乙酸和丙酸的比例高达85％以上。

技术领域

本发明涉及一种生产脂肪酸的方法，尤其涉及一种利用橘子皮生产挥发性脂肪酸的方法。

背景技术

挥发性脂肪酸(VFAs)是厌氧发酵过程中一类广受关注的重要中间产物，应用范围广泛，是合成油漆、涂料、可生物降解塑料等重要原料。以VFAs中占比较高的乙酸和丙酸为例(二者总量通常占VFAs的70％以上)，乙酸(400-800$/t) 具有广阔的市场需求，而丙酸(1800-2500$/t)市场价值极高，且其市场仍以每年7％的速率扩展，进一步体现了厌氧发酵巨大的经济效益。

目前厌氧发酵大都存在底物(如污泥)的有机质含量偏低、碳氮比失衡以及产物VFAs积累困难(产甲烷菌等的消耗利用等)等问题。

随着经济社会的发展，以橘子皮为代表的果蔬垃圾占比在城市垃圾组成部分中占比逐渐增加。尽管橘子皮有机质含量高、含有丰富的微量元素以及橘子油等高价值产品，然而目前99％以上的橘子皮都未得到有效利用，并通常采用直接填埋的方式处理。这不仅造成了资源的极大浪费，同时丢弃的大量橘皮由于难以快速分解，将造成严重的环境污染。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种可同步实现废弃橘子皮和剩余污泥的减量化和资源化的利用橘子皮生产挥发性脂肪酸的方法。

技术方案：本发明所述的利用橘子皮生产挥发性脂肪酸的方法，将橘子皮和污泥混合后进行厌氧发酵，使污泥中的有机物转换为挥发性脂肪酸。

其中，所述橘子皮和污泥的质量比为0.1～1:1，若质量比过低，则由于底物浓度不足导致产酸量较小，若质量比过高，将导致传质受影响并且耗能增加，同时VFAs积累导致pH下降降低微生物的代谢活性，产酸增幅会大大减小，效率下降；更优选的质量比为0.2～0.5:1；在该范围内，发酵底物与微生物数量达到共平衡，更有利于VFAs的积累。

其中，所述厌氧发酵的pH为4～9，pH过高或者过低，都会对系统中的产酸菌等微生物的活性产生抑制，限制厌氧发酵效率；更优选为6～8，在该范围内，产酸菌等微生物能保持较高的活性，更有利于VFAs积累。

其中，所述厌氧发酵的温度为15～55℃，若发酵温度过高，则反应耗能将大大增加，VFAs增产量较小，发酵效率降低，若pH值过低，则发酵系统中的微生物活性将受到影响，且反应速率下降，不利于发酵的进行；更优选为20～35℃，在该范围内，微生物活性较高，且实际运行耗能较小，更有利于资源化提取VFAs。

其中，所述厌氧发酵的天数为6～16天，若发酵时长过长，则将更有利于产甲烷菌的活动，使得产酸阶段的产物VFAs进一步转化为甲烷，不利于VFAs的积累，同时发酵时间的延长将进一步增大运行成本，若发酵时长过短，则发酵的溶解水解过程不完全，VFAs积累量较低；更优选为8～12天，在该范围内，不仅有利于有机底物的充分溶解和水解，同时也能一定程度上限制VFAs的后续消耗，更有利于VFAs的积累。

其中，污泥浓度为10～20g/L，若污泥浓度过低，则导致厌氧发酵微生物不足，底物发酵不充分；若如果污泥浓度过高，则导致反应物质过于浓稠，影响物质间传质速度，进而影响发酵产酸速率。

其中，所述污泥为污水处理过程中处于二沉池中的污泥，与初沉污泥相比，二沉污泥微生物含量和活性更高，更有利于VFAs的生产。