生活污水厌氧消化耦合微藻养殖联产甲烷-生物油的方法

技术领域

本发明属于污水处理与资源化利用技术领域，具体涉及一种生活污水厌氧消化耦合微藻养殖联产甲烷-生物油的方法。

背景技术

城市化的快速发展和现代农业广泛使用有机化肥，产生了大量的含有氮、磷、有机物较高的生活污水污水，直接排放造成严重的水污染，给城市和农业用水带来较大的威胁。同时，它也是厌氧消化的绝佳基质，厌氧消化不仅能够带来经济效益，还有效解决了生活污水处理问题，真正做到无害化、资源化。

沼液是厌氧消化的液体残留物，成分复杂，含有氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和少量的有机氮等营养物质，以及作物所需Ca、Mg、Fe、Zn等微量元素和维生素，对调节作物生长发育起着重要作用，同时会滋生大量的微生物和杂虫杂藻。

发明内容

本发明的目的是提供一种生活污水厌氧消化耦合微藻养殖联产甲烷-生物油的方法，通过生活污水预处理和厌氧消化，沼液预处理，沼气净化等，制成高品质甲烷和生物油。

本发明的方法包括以下步骤；

(1)将生活污水进行预处理，去除悬浮成分，制成预处理污水；

(2)将预处理污水通入厌氧发酵反应器中，进行厌氧发酵反应，生成沼气和沼液；

(3)将沼气通入脱硫塔进行净化脱硫，再进行干燥，形成净化沼气；净化沼气一部分用于燃烧发电，另一部分通入分离系统，分离出CO

(4)将沼液加水稀释，形成稀释沼液；向稀释沼液中加入强氯精进行杀菌处理，然后采用曝气系统用空气进行曝气处理，再加入碳酸钠溶液调节pH值为7.0～7.5，制成预处理沼液；

(5)将预处理沼液送入富油微藻养殖系统，在气肥和光源下进行富油微藻养殖，生成富油微藻；

(6)将富油微藻榨出生物油，剩余的藻渣返回厌氧发酵反应器，与预处理污水一同进行厌氧发酵反应。

上述的步骤(1)中，预处理是指生活污水通过格栅，再流经沉砂池和沉降池，然后排出，使其中的悬浮物去除，形成预处理污水。

上述的步骤(2)中，厌氧发酵反应的温度为30～40℃，时间至少8h。

上述的步骤(2)中，沼液中有机物含量比预处理污水的有机物含量低45％以上。

上述的步骤(3)中，净化脱硫是将沼气中的H

上述的步骤(3)中，分离系统是的主要功能部件为PDMS/PEI复合膜。

上述的步骤(3)中，生物甲烷中CH

上述的步骤(3)中，燃烧发电的余热于厌氧发酵反应的加热保温。

上述的步骤(3)中，通入分离系统的净化沼气占全部净化沼气的55～65％。

上述的步骤(4)中，杀菌处理的时间至少12h。

上述的步骤(4)中，曝气处理的时间至少12h。

上述的步骤(4)中，碳酸钠溶液的浓度为1～3mol/L。

上述的步骤(4)中，强氯精在稀释沼液中的浓度为12～18mg/L。

上述的步骤(4)中，水的加入量为沼液质量的4～10倍。

上述的步骤(5)中，富油微藻养殖的时间至少24h。

上述的步骤(6)中，榨出生物油采用螺旋压榨机。

上述的步骤(6)中，将藻渣用溶剂萃取法回收表面残留的油脂，其中溶剂为氯仿，方法是将藻渣用氯仿洗涤，去除油脂。

微藻实现沼液的净化主要是对TN(主要是NH

生物油是一种可再生和环保的燃料，生产原料从一代液体生物燃料来自玉米、大豆、甘蔗等食用原料，第二代生物燃料来自不可食用的原料，如麻风树、芒草和柳枝稷，到现在的微藻。微藻已被确定为用于工业规模化生产生物油的原料，其种类丰富、生长繁殖快，与其他能源作物相比光合效率更高，将会是未来最合适的化石燃料替代品。

本发明的方法的厌氧发酵反应过程兼具有机物厌氧发酵、沼气原位提纯、合成气厌氧生物甲烷化的功能，厌氧-热解耦合技术整体上有效提高了沼气产率和浓度，获得高附加值沼气产品、生物油以及生物炭，实现系统的零废物排放；整个系统能量自给自足，不仅实现了生活污水的处理问题，还产生了高品质的生物甲烷，以及通过微藻养殖系统产生生物油。

附图说明

图1为本发明的生活污水厌氧消化耦合微藻养殖联产甲烷-生物油的方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例中的厌氧发酵反应器型号为UASB。

本发明实施例中进行厌氧发酵反应时，有机负荷为3.5～4.5gVS/L·d。

本发明实施例中沼液中水的质量含量30～40％。

本发明实施例中的脱硫塔为喷淋式脱硫塔。

本发明实施例中的分离系统进行分离是通过PDMS/PEI复合膜分离CO

本发明实施例中燃烧发电采用的系统崩溃沼气内燃机、交流发电机和余热回收装置。

本发明实施例中的富油微藻养殖系统采用开放式单层跑道式光生物反应器，其中搅拌为机械搅拌。

本发明实施例中生物甲烷中CO

本发明实施例中生物油含有大量高附加值的化学物质，包括左旋葡聚糖、左旋葡萄糖酮、羟基乙醛、羟基丙酮、羟甲基糠醛、麦芽酚、香草醛、糠醛和低聚糖。

本发明实施例中生物油的长链脂肪酸的烷酯基热值为40～50MJ/kg。

本发明实施例中进行曝气时，通入的空气压力为0.1～0.5MPa，空气流量按每分钟通入的空气与稀释沼液的体积比为0.3～0.6。

本发明实施例中的沼气产率为75～85％。

实施例1

流程如图1所示；

将生活污水进行预处理，去除悬浮成分，制成预处理污水；预处理是指生活污水通过格栅，再流经沉砂池和沉降池，然后排出，使其中的悬浮物去除；

将预处理污水通入厌氧发酵反应器中，进行厌氧发酵反应，生成沼气和沼液；厌氧发酵反应的温度为40℃，时间8h；沼液中有机物含量比预处理污水的有机物含量低45％以上；

将沼气通入脱硫塔进行净化脱硫，再进行干燥，形成净化沼气；净化脱硫是将沼气中的H

将沼液加水稀释，水的加入量为沼液质量的8倍，形成稀释沼液；向稀释沼液中加入强氯精进行搅拌杀菌处理，强氯精在稀释沼液中的浓度为15mg/L，时间14h；然后采用曝气系统用空气进行曝气处理，时间15h；再加入碳酸钠溶液调节pH值为7.5，制成预处理沼液；碳酸钠溶液的浓度为2mol/L；

将预处理沼液送入富油微藻养殖系统，在气肥和光源下进行富油微藻养殖，富油微藻养殖的时间36h，生成富油微藻；

将富油微藻油采用螺旋压榨机榨出生物油，剩余的藻渣返回厌氧发酵反应器，与预处理污水一同进行厌氧发酵反应。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

(1)氧发酵反应的温度为35℃，时间10h；

(2)生物甲烷中CH

(3)水的加入量为沼液质量的5倍；强氯精在稀释沼液中的浓度为12mg/L，杀菌处理时间12h；曝气处理时间18h；调节pH值为7.2；碳酸钠溶液的浓度为1mol/L；

(4)富油微藻养殖的时间30h。

实施例3

方法同实施例1，不同点在于：

(1)氧发酵反应的温度为30℃，时间12h；

(2)生物甲烷中CH

(3)水的加入量为沼液质量的10倍；强氯精在稀释沼液中的浓度为18mg/L，杀菌处理时间16h；曝气处理时间17h；调节pH值为7.0；碳酸钠溶液的浓度为3mol/L；

(4)富油微藻养殖的时间24h。