含糖废水活性污泥制备生物柴油技术

更新时间：2023-02-12 04:24:12作者：百科知识库

含糖废水活性污泥制备生物柴油技术

　　1 引言

　　生物柴油，即脂肪酸甲酯具备可再生性、环境友好性(比化石燃料更清洁)及可用于柴油发动机的兼容性等特点，因而极具应用前景.但目前用于生物柴油生产的油脂原料成本较高，一般可占到成本的70%～85%(Haas et al., 2005)，因此，开发并利用成本低廉且易于大规模获得的油脂原料就显得尤为重要.目前，相关研究中提到的替代油料主要包括：非食用作物、动物脂肪、地沟油、微生物油脂和活性污泥.研究表明，污水处理厂废水处理过程中会产生大量的剩余污泥，这些污泥的处理处置成本占到废水处理成本的50%～60%.且当前的剩余污泥处理处置方式主要是焚烧和填埋，这会造成环境污染和土地资源浪费等问题.利用活性污泥作为油料生产制备生物柴油，具有环境友好、成本低廉和原料丰富易得等特点，有着不可忽视的巨大应用潜力.

　　然而，当前利用活性污泥生产制备生物柴油尚处于研究阶段.利用活性污泥制备生物柴油的方案主要有两种：①直接甲酯化(一步法);②先将活性污泥预处理，提取得到油脂后再进行甲酯化(两步法).Mondala等(2009)的研究表明，在75 ℃使用体积分数5%的硫酸甲醇溶液与干污泥在质量比为12 ∶ 1的条件下，利用一步法可得到最高的生物柴油产量;而Pastore等(2013)则指出，利用两步法制备生物柴油，其产量高于一步法.此外，不同研究在提取油脂过程中采用的细胞破壁方法、油脂萃取溶剂也不尽相同.目前采用的破壁方法主要有菌株自溶法、超声破碎法、高压均浆破碎法、化学破碎法、微波破碎法、冻融法等.而提取溶剂则决定了提取过程的时间、提取物量的大小和种类.Bligh等(1959)提出利用体积比为2 ∶ 1的氯仿-甲醇提取动物组织中的油脂，发现提　　取效果极佳，因此，至今仍被用于活性污泥油脂提取则利用体积比为3 ∶ 1 ∶ 1的正己烷-甲醇-丙酮提取活性污泥中的油脂，也取得了较好的效果.活性污泥是由细菌、真菌、原生动物等组成的混合菌群，针对混合菌群采用哪种破壁方法及油脂萃取溶剂最有效还有待研究.

　　因此，本研究采用4种破壁方法、两种油脂萃取溶剂组合及两种甲酯化方案，分别对活性污泥进行生物柴油制备，考察其对活性污泥制备生物柴油产量及脂肪酸甲酯组分的影响，最终提出适合用于活性污泥制备生物柴油的方法.

　　2 材料与方法

　　2.1 实验装置和SBR运行

　　实验装置采用SBR运行模式的有机玻璃柱(直径6 cm，高100 cm)，有效工作体积为2.4 L.接种污泥取自北京肖家河污水处理厂，反应器初始污泥浓度(MLSS)为3000 mg · L-1.反应器运行周期为72 h，每个周期包含40 min污泥沉降、10 min上清液排出和10 min进水过程，曝气时间为71 h，曝气方式采用鼓风曝气，供气流量为2.0 L · min-1.人工配制含糖废水培养活性污泥，含糖废水中以葡萄糖和氯化铵分别作为碳源和氮源，COD值为3000 mg · L-1，碳氮比为100 ∶ 5，其他营养物质包括：KH2PO4 6.6 mg · L-1，Na2HPO4 20.1 mg · L-1，以及少量微量元素.运行期间加入适量NaHCO3溶液作为缓冲液，保持反应器pH在7.0～8.0，反应器在室温下运行，水温保持在20～22 ℃，污泥主要相关参数详见表 1.实验活性污泥样品全部取于反应器运行约60 h时.

　　2.2 活性污泥破壁方法

　　为避免常规预处理步骤中污泥干燥的成本和时间，将活性污泥在5000 r · min-1条件下离心5 min，得到脱水的活性污泥(TSS约为12%)，作为生物柴油生产原材料.称取一定量脱水污泥于105 ℃ 烘干，换算成干重.污泥样品使用不同的方法进行细胞破碎，包括盐酸加热法、盐酸加热超声法、超声法和液氮法(表 2).其中，盐酸加热法和盐酸加热超声法参考王敏(2009)对粘红酵母油脂研究中的酸热法和酸热耦合超声法，并对水浴及超声时间进行了优化.对活性污泥进行超声会产生一定热量，使得温度提高.有研究表明，在不控温的情况下细胞破碎效果更好(Sheng et al., 2012)，因此，本实验没有进行温度控制.所有实验保证3个平行样品.

2.3 制备生物柴油两步法

本文标签：废水治理

上一篇：甾体激素废水的预处理实验与研究

下一篇：返回列表

含糖废水活性污泥制备生物柴油技术

相关文章

为您推荐

含糖废水活性污泥制备生物柴油技术

甾体激素废水的预处理实验与研究

水质在线监测技术与自动化仪器研究进展

某污水处理厂运行进水数据统计和分析

城镇污水处理厂达国家一级排放升级改造实例

生物处理工艺处理工业废水

热门文章

热门推荐

最新文章