技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)生物柴油的方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種利用城市生活污水培養(yǎng)微藻生產(chǎn)生物柴油的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

能源危機(jī)關(guān)系到人類未來的發(fā)展，因此新能源的開發(fā)引起了人們越來越多的重視。與能源危機(jī)并行的另一大危機(jī)是水資源與水質(zhì)危機(jī)。淡水資源短缺是制約我國未來發(fā)展的主要瓶頸之一。污水再生利用是解決這一問題的重要途徑，而水體富營養(yǎng)化控制是再生水回用于景觀水體時(shí)需要解決的首要問題。因此，在污水處理廠的二級(jí)和三級(jí)處理中，需要高效去除污水中的氮磷。利用城市生活污水培養(yǎng)高脂肪含量微藻生產(chǎn)生物柴油，具有能源生產(chǎn)力高，占地面積相對(duì)較小和不向大氣中凈排放CO₂等優(yōu)勢，成為當(dāng)前國際新能源和環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和前沿。目前，國內(nèi)也有一些研究機(jī)構(gòu)在從事微藻生物質(zhì)能源的相關(guān)研究，但主要是以污水處理廠二級(jí)出水為培養(yǎng)基培養(yǎng)微藻，吸收外界發(fā)電廠廢氣中的CO₂作為微藻生長的碳源。這些工藝需要采用不停去通入O₂，并未解決污水處理廠曝氣設(shè)備能耗大，剩余污泥量大的問題，同時(shí)存在著一些局限性，如二級(jí)出水氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量低不利于微藻大量生長繁殖，太陽光不能透射到微藻生長反應(yīng)裝置底部不利于微藻光合作用，發(fā)電廠廢氣能夠提供的碳源有限。導(dǎo)致利用城市生活污水培養(yǎng)高脂肪含量微藻生產(chǎn)生物柴油難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：構(gòu)建一種利用城市生活污水培養(yǎng)微藻生產(chǎn)生物柴油的方法及系統(tǒng)，不需要曝氣設(shè)備供氧，節(jié)約能源；同時(shí)，對(duì)微藻進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)，最終使生物柴油產(chǎn)業(yè)化。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種利用城市生活污水培養(yǎng)微藻生產(chǎn)生物柴油的方法，包括如下步驟：

降解有機(jī)廢水并培養(yǎng)微藻：微藻通過光合作用，利用污水中的CO₂及包括氮磷的營養(yǎng)物質(zhì)合成藻體自身細(xì)胞物質(zhì)并釋放出O₂，加入的菌株群利用水中O₂對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行降解，為微藻生長提供營養(yǎng)物質(zhì)，以維持微藻的生長繁殖；

收集微藻：采用濾膜收集微藻，實(shí)現(xiàn)藻水分離；

生成生物柴油：對(duì)收集的微藻采用超聲波破碎微波輔助法提取油脂，在堿性條件下加入甲醇或者乙醇作為催化劑將油脂轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯，再向反應(yīng)體系中加入乙醚和鹽溶液混合后分層，分離出乙醚相后再進(jìn)行真空蒸餾獲得生物柴油。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：在降解有機(jī)廢水并培養(yǎng)微藻步驟前，還包括去除雜藻，在初沉池中，根據(jù)原水水質(zhì)和原有藻種種類判斷是否需要除去城市生活污水中的雜藻，若需要?jiǎng)t除去城市生活污水中的雜藻；

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：在降解有機(jī)廢水并培養(yǎng)微藻步驟中，采用超聲波或磁場中的一種或幾種方法刺激微藻生長。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：使用超聲波去除雜藻時(shí)，超聲頻率為10?kHz至100kHz，超聲功率為100-200W，超聲波作用時(shí)間為1分鐘至10?分鐘；使用磁場刺激微藻生長時(shí)，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為5-50mT，磁場中停留時(shí)間為1小時(shí)至10小時(shí)，藻液流量為100-200mL/分鐘。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述微藻是經(jīng)過誘變馴化的小球藻、柵列藻、新月藻、杜氏藻藻種中的一種或幾種。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述菌株為鄰單胞菌屬、假單胞菌屬、氣單胞菌屬、黃單胞菌屬等能夠高效降解有機(jī)物的細(xì)菌菌種中的一種或幾種；

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：采用濾膜孔徑為0.5微米至2.5微米的膜收集微藻。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：在生成生物柴油步驟中，藻渣通過厭氧消化的方式生產(chǎn)生物質(zhì)能源，厭氧消化后的殘余物作為有機(jī)肥。