[实用新型]一种从厌氧消化液中在线选择性分离有机酸的装置

说明书

本实用新型提供一种从厌氧消化液中在线选择性分离有机酸的装置，与放置有消化液的厌氧反应器连接，包括：盒体、设置于盒体内部两端的阴极和阳极以及交替堆叠于阴极和阳极之间的多组双极膜和阴离子交换膜，其中，多组双极膜和阴离子交换膜将盒体内部分隔为多个隔室，分别为阴极室、阳极室以及间隔置于阴极室与阳极室之间的多个碱室和多个酸室，碱室与厌氧反应器之间通过管路连接形成回路，且厌氧反应器内的消化液进入碱室的管路上设置有对消化液进行微滤的微滤器，酸室内嵌有膜接触器。本实用新型大大节约了能耗，提高了厌氧消化的稳定性与效率。

技术领域

本实用新型属于厌氧消化领域，具体涉及一种从厌氧消化液中在线选择性分离有机酸的装置。

背景技术

垃圾分类实施后，数量庞大的可生物降解的湿垃圾(或称为厨余垃圾、易腐垃圾)需要得到有效处理和资源化利用。主流的处理方式是通过厌氧消化技术，在实现生物质废物减量化的同时，将其中的能量以甲烷的形式回收。然而目前厌氧消化面临的主要问题有：产甲烷阶段不稳定，甲烷的有效利用率及利用价值不高，和甲烷运输储存不便；产甲烷古菌对环境条件变化极为敏感，当环境条件出现波动时极易造成有机酸，特别是挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)的积累，这会进一步抑制产甲烷菌的活性，严重时可能造成反应器失效甚至需要重新启动。

一方面，从出现酸积累的产甲烷反应器中分离出VFAs和乳酸，将有效提高系统的稳定性，另一方面，VFAs和乳酸在食品、化工、医药等领域有着广泛应用，具有比甲烷更高的市场价值，可以通过阻断产甲烷过程来高效生产VFAs和乳酸。此外，还可以通过微生物碳链延长作用，将这些短链的VFAs延长为中链脂肪酸(Medium-Chain Carboxylic Acids，MCCAs)，MCCAs具有更高的能量密度和更广泛的应用。而目前上述有机酸的工业生产还依赖于石油化工，生物生产的主要障碍是缺乏低成本的将其从厌氧消化液中分离出来的技术，解决其从厌氧消化液中的分离问题，则利用微生物通过生物质废物生产上述产品将具有极高的环境效益和竞争力。

目前，主流方法有溶剂萃取和精馏，疏水性有机萃取剂对有机酸具有较高的选择性。【中国发明专利，从发酵液分离所得混盐中提取有机酸的方法及装置，公开号：CN112479868 A】使用疏水性有机溶剂从发酵液分离所得的混盐中提取有机酸，装置包括了连通的酸处理单元、萃取单元以及精馏单元；【中国发明专利，一种从发酵液中提取有机酸的方法，公开号：CN 106748734 A】使用含酯化合物或烷基胺化合物作为萃取剂，从低pH的发酵液中萃取有机酸。一方面，溶剂萃取法缺乏有效的从萃取液中反萃取分离有机酸的方法，精馏则需要非常高的能耗；另一方面上述方式无法实现在线使用，萃取剂与发酵液的直接接触会对微生物产生毒性，此外，还需要低pH(1.5-3.5)以使发酵液中的有机酸保持分子形态才可以选择性萃取有机酸。