申请日2017.03.15
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号C10G3/00
摘要
本发明属于生物柴油制备领域，具体涉及一种提高活性污泥制备生物柴油产量的方法。具体技术方案包括，通过控制反应器中的污泥沉淀时间、溶解氧浓度以及污泥负荷，实现活性污泥颗粒化，从而富集油脂含量高的微生物，最终提高剩余污泥制备生物柴油的产量。本发明提高了剩余污泥制备生物柴油的产量，可以使剩余污泥发挥出作为制备生物柴油的原料产量大且含有相当数量油脂的特点，同时也为污泥处理与处置减轻了压力，有利于实现剩余污泥资源化利用。
权利要求书
1.一种提高活性污泥制备生物柴油产量的方法，其特征在于，通过控制反应器中的污泥沉淀时间、溶解氧浓度以及污泥负荷，实现活性污泥颗粒化，从而富集油脂含量高的微生物，最终提高剩余污泥制备生物柴油的产量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性污泥是来自处理市政污水或含糖工业废水的污水处理厂的好氧活性污泥。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物柴油是利用活性污泥提取的微生物油脂及其甲酯化产物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应器为序批式反应器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，污泥沉淀时间控制在2～5分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应器中的溶解氧通过曝气量控制，溶解氧浓度为4～6毫克每升。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，污泥负荷控制在0.8～1.0千克化学需氧量·(千克混合液悬浮固体·天)-1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油脂含量高的微生物是指瓶霉菌、耶罗威亚酵母科等丝状真菌或酵母菌，其菌种种类会随着接种污泥不同而变化。
说明书
一种提高剩余污泥制备生物柴油产量的方法
技术领域
本发明属于生物柴油制备领域，具体涉及一种提高活性污泥制备生物柴油的方法，其中活性污泥是来自处理市政污水或含糖工业废水的污水处理厂的好氧活性污泥。
背景技术
能源与环境是关系国家长远发展和全局性的战略问题。虽然我国能源工业持续发展，为经济发展做出了积极的贡献，但是目前能源与环境的总体状况仍不容乐观，能源严重短缺和环境污染问题日益凸显。在探索解决能源和环境问题的过程中，生物质能，因其具有可再生性和环境友好性而备受关注。其中，生物柴油作为一种清洁的可再生能源，不仅可作为代用燃料直接燃烧，而且还可以作为柴油清洁燃烧的添加剂。它是以任何天然的油(或脂)为原料，包括植物油脂、动物油脂和微生物油脂，与甲醇(或乙醇)经过化学反应加工而成的一种液体燃料。
以动植物油脂为原料生产生物柴油，其成本较高，不利于与石油基产品竞争。而微生物油脂因其生产不受气候、地区的限制，周期短，不占用大量土地，避免“与人争粮，与粮争地”，可利用大量有机废弃物等，是降低生物柴油生产成本的途径之一。近来，研究者对利用微生物油脂制备生物柴油进行了许多研究，尤其是纯菌方面，但对于直接利用自然的微生物群落(如污水处理厂活性污泥等)制备生物柴油的研究才刚刚起步。市政废水处理厂的活性污泥因其产量大且含有相当数量的油脂，是生产生物柴油的理想原料，并且还可以减少污泥处置能源消耗以及资源浪费的问题。但利用活性污泥制备生物柴油在国内鲜有报道。
目前研究所用的污泥都是直接从污水处理厂获得的，在这种自然状态下，除了初沉污泥可能吸附进水中本身含有的油脂而使生物柴油产率超过10%，以活性污泥中的微生物为主要油脂来源的二沉污泥相应的生物柴油产率都不高。而且目前研究均是针对活性污泥展开的。污泥颗粒化过程是否会对最终的生物柴油产量和组分分布造成影响尚未有报道。以往有许多针对提高纯菌产油的研究，如改变培养条件、基因工程等。但在目前的条件下，应用基因工程的方法提高污泥这种混合菌群体系的产油量，难度较大。相比之下，改变培养条件是易于操作的。但这些因素对活性污泥和颗粒污泥降解能力、菌群结构和油脂累积的影响未见报道。
总的来说，虽然已有利用活性污泥混合菌群制备生物柴油的相关研究，多数研究集中于生物柴油的制备方法，包括预处理、油脂提取、甲酯化过程对生物柴油产量的影响，并且以活性污泥中的微生物为主要油脂来源的污泥相应的生物柴油产率都不高，所以需要有改变培养条件来提高活性污泥制备生物柴油产量的方法的研究，以优化活性污泥制备生物柴油的效率。现有的文献中尚未有提高活性污泥制备生物柴油的产量的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高活性污泥制备生物柴油产量的方法，具体技术方案如下：
提供一种提高活性污泥制备生物柴油产量的方法，通过控制反应器中的污泥沉淀时间、溶解氧浓度以及污泥负荷，实现活性污泥颗粒化，从而富集油脂含量高的微生物，最终提高剩余污泥制备生物柴油的产量。
对上述技术方案的进一步的详细说明：所采用的活性污泥是来自处理市政污水或含糖工业废水的污水处理厂的好氧活性污泥。
对上述技术方案的进一步的详细说明：本发明中的生物柴油是利用活性污泥提取的微生物油脂及其甲酯化产物。
对上述技术方案的进一步的详细说明：所采用的反应器为序批式反应器。
对上述技术方案的进一步的详细说明：活性污泥沉淀时间控制在2～5分钟。
对上述技术方案的进一步的详细说明：反应器中的溶解氧为4～6毫克/升，通过控制曝气量来实现。
对上述技术方案的进一步的详细说明：污泥负荷应控制在0.8～1.0千克化学需氧量·(千克混合液悬浮固体·天)-1。
对上述技术方案的进一步的详细说明：本发明中的油脂含量高的微生物是指瓶霉菌、耶罗威亚酵母科等丝状真菌或酵母菌，但不仅限于此，其菌种种类会随着接种污泥不同而变化。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
1.作为制备生物柴油原料的活性污泥产量大且含有相当数量的油脂，满足生物柴油原料成本低廉、可持续供应的要求;同时也为污泥处理与处置减轻了压力，为污泥的资源化利用找到一个新思路。
2.通过控制活性污泥沉淀时间，可使活性污泥颗粒化。颗粒化后的污泥与活性污泥相比菌群结构发生了变化，丝状真菌等产油量高的微生物含量增加，生物柴油单位生物量产量增加，生物柴油的组分也有明显变化。并且颗粒污泥结构密实，沉降性能优越，其单位体积生物柴油产量明显高于活性污泥。
3.通过控制污泥负荷，使得污泥中的菌群结构发生变化，丝状真菌或酵母菌等产油量高的微生物含量增加，生物柴油的组分也有明显变化，生物柴油单位生物量产量大幅提高，对提高活性污泥制备生物柴油产量有明显的作用。
4.通过控制反应器中的曝气量从而控制溶解氧浓度，使得活性污泥中的菌群结构发生变化，丝状菌等生物柴油产油量高的微生物含量增加，生物柴油的组分也有明显变化，从而提高了活性污泥制备生物柴油的产量。