一种实现蓝藻资源化的方法技术

一种实现蓝藻资源化的方法，属于废弃物生物处理技术领域。本发明专利技术采用蓝藻水或其与葡萄糖的混合液为沉积型微生物燃料电池ＭＦＣ反应器的进水，以驯化培养的厌氧颗粒污泥为接种污泥，以石墨盘片为电极，以ｐＨ７磷酸盐缓冲液为阴极水，通过污泥中的产电菌降解去除蓝藻或污染物质的同时，产生电能，从而实现蓝藻的减量化、无害化和资源化。本发明专利技术方法不仅操作简便、稳定、高效，且可产生宝贵的电能，具有重要的研究和实践价值。

【技术实现步骤摘要】

，涉及一种通过降解去除蓝藻，并从蓝藻中回 收电能的新方法，属于废弃物生物处理
技术背景21世纪全球面临的难题之一是如何解决能源的短缺。以石油为例，据世界 三大石油公司埃克森-美孚、BP和英荷壳牌2003年的年报预测，按照目前已探明 的世界石油储量和开采速度，全球石油的平稳供应只能维持40.6年。尽管各界对 石油枯竭的预测数字一直存有争议，但全球石油资源正在日趋枯竭是不争的事 实。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)是从城市污水或有机固体废弃物 中回收能源的重要手段之一。2007年5月，太湖流域大规模暴发蓝藻，如果可以 利用MFC处理这些蓝藻并发电，那么，MFC的研究前景将更加光明，其应用前 景也将更加广阔。作为水体环境污染的副产物，蓝藻的有机成分极为丰富，蛋白质含量高达 38% 47%，同时含有大量多糖及多种氨基酸和维生素，完全可作为提取生物质 能的原料。据统计，2007年太湖蓝藻暴发期间，每天有1000多吨蓝藻水从太湖 水体中打捞上岸，持续近一个月，这些蓝藻水如不妥善处理，容易通过渗漏和 径流重新回到太湖水域造成二次污染，因此，如何处置日益增多的蓝藻成了重 要而紧迫的现实问题。近年来有关蓝藻处置的研究始终是围绕其资源化利用展开的。从最初的肥 化、饲料化、沼化，到微型绿藻制取氢气得到新型能源以及2007年11月7日 香山藻类学前沿会议还提出将蓝藻作为玉米、土豆的替代物提取有机碳糖，作 为发酵的碳源提取生物柴油的研究课题，蓝藻资源化利用技术越来越走向高端。 然而，多年研究表明，上述技术始终无法摆脱原料不稳定、脱毒成本高、脱水 耗能大等障碍，刚刚开始小心翼翼地走出实验室，产业化、规模化遥遥无期。针对目前太湖流域大量蓝藻需销纳的状况，通过沉积型MFC反应器的构建， 建立从蓝藻中回收电能同时实现减量化、无害化的无介体、沉积型MFC技术， 不仅可以丰富和充实沉积型MFC的内涵，也是对现有蓝藻资源化技术的很好补 充，具有重要的学术价值和应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用蓝藻产电即实现蓝藻资源化的新方法，从而 在蓝藻减量化、无害化的同时，产生宝贵的能源。该方法具有蓝藻无需预先脱毒、无需预先脱水、具有多种功用、反应条件温和、过程环保、操作简便等特 点。本专利技术的技术方案 ，在沉积型微生物燃料电 池反应器中，接种驯化培养的厌氧颗粒污泥，石墨盘片为电极，磷酸盐缓冲液 为阴极水，利用厌氧颗粒污泥中产电菌降解去除蓝藻或葡萄糖，同时产生电能， 所述的方法工艺条件为蓝藻含水率为81%，蓝藻VS为70。/。，蓝藻投加量为50 150g/L，葡萄糖 投加量为0 3 g/L，接种污泥湿体积为反应器体积的50% 60%，阴极水为pH7 的磷酸盐缓冲液，磷酸盐缓冲液体积用量为蓝藻水体积和污泥体积之和，石墨 盘片为电极，外接电阻为IOOO Q，运行温度25士5"C。沉积型MFC从蓝藻等有机物分子剥取电子(即微生物呼吸作用产生的电子) 并将其通过预定途径(电极)传递到氧，将原本用于氧化磷酸化生物合成三磷酸酰 苷ATP的能量转化为电，即在圆形沉积型MFC反应器中，装入一定体积具有产 电活性的厌氧湿污泥颗粒，以蓝藻水或其与葡萄糖的混合液为反应器进水，接 种污泥中的产电菌在降解去除蓝藻或有机物的同时，可产生电能。本专利技术方法尤其适用于蓝藻投加量不超过150g/L，或葡萄糖投加量不高 于3 g/L的废水或废弃生物质的沉积型MFC的产电。本专利技术的有益效果本专利技术以驯化的厌氧颗粒污泥为接种污泥，以石墨盘 片为电极，以磷酸盐缓冲液为阴极水，利用沉积型MFC处理蓝藻，在降解去除 蓝藻或有机物的同时产生电能。本专利技术的关键点是通过沉积型MFC处理，在实 现蓝藻减量化、无害化的同时，产生宝贵的电能，理论依据充分，可较好的实 现蓝藻的资源化，是从蓝藻中回收能量的最有效、直接的手段之一，蓝藻处理 沉积型MFC的最大产电效率为3.25 5.72mW/m2，稳定时的产电效率为1.58 2.70 mW/m2， 1112为电极的面积。本专利技术方法操作简便、稳定、高效，且可产生 宝贵的电能，具有重要的研究和实践价值。具体实施方式实施例1沉积型微生物燃料电池反应器MFC体积约为2.5-3L,接种污泥为经驯化培 养的厌氧颗粒污泥。反应器进水为蓝藻水，具体条件如下电极为石墨盘片， 外接电阻为1000 Q，接种污泥的湿体积为50%，蓝藻投加量为100 g/L，蓝藻 含水率为81%，蓝藻VS为70%，阴极水为pH 7的磷酸盐缓冲液800 mL，运行 温度25士5'C。运行至MFC稳定后，万用表读取电压值并计算产电效率。在相同 的测定方法下，产电效率最大值为5.72mW/m2，稳定值为1.77 mW/m2。接种污泥驯化方法污泥放入微生物燃料电池反应器后进行序批式运行， 一天换一次水，运行条件如下葡萄糖或乙酸钠浓度为3.0g/L， NH4Cl浓度为80mg/L， NaHC(V浓度为2.5 g/L， KH2P(V浓度为300 mg/L， pH值6.5 7.0，运行温度为35 °C,运行时间为l个月左右，即为经驯化培养的厌氧颗粒污泥。 实施例2沉积型微生物燃料电池反应器MFC体积约为2.5-3L,接种污泥为经驯化培 养的厌氧颗粒污泥。反应器进水为蓝藻水，具体条件如下电极为石墨盘片，外接电阻为IOOO Q，接种污泥的湿体积为50%，蓝藻投加量为150 g/L， 蓝藻含水率为81%，蓝藻VS为70%，阴极水为pH 7的磷酸盐缓冲液800 mL， 运行温度25士5'C。运行至MFC稳定后，万用表读取电压值并计算产电效率。在 相同的测定方法下，产电效率最大值为3.25mW/m2，稳定值为1.58 mW/m2。实施例3沉积型微生物燃料电池反应器MFC体积约为2.5-3L，接种污泥为经驯化培 养的厌氧颗粒污泥。反应器进水为蓝藻与葡萄糖混合液，具体条件如下电极 为外径80 mm的石墨盘片，外接电阻为IOOO Q，接种污泥的湿体积为60%， 蓝藻投加量为50g/L,蓝藻含水率为81%，蓝藻VS为70。/。，葡萄糖投加量为3 g/L，阴极水为pH 7的磷酸盐缓冲液800 mL，运行温度25士5i:。运行至MFC 稳定后，万用表读取电压值并计算产电效率。在相同的测定方法下，产电效率 最大值为4.21 mW/m2，稳定值为2.70 mW/m2。权利要求1、，其特征是在沉积型微生物燃料电池反应器中，接种驯化培养的厌氧颗粒污泥，石墨盘片为电极，磷酸盐缓冲液为阴极水，利用厌氧颗粒污泥中产电菌降解去除蓝藻或葡萄糖，同时产生电能，所述的方法工艺条件为蓝藻含水率为81％，蓝藻VS为70％，蓝藻投加量为50～150g/L，葡萄糖投加量为0～3g/L，接种污泥湿体积为反应器体积的50％～60％，阴极水为pH 7的磷酸盐缓冲液，磷酸盐缓冲液体积用量为蓝藻水体积和污泥体积之和，石墨盘片为电极，外接电阻为1000Ω，运行温度25±5℃。全文摘要，属于废弃物生物处理
本专利技术采用蓝藻水或其与葡萄糖的混合液为沉积型微生物燃料电池MFC反应器的进水，以驯化培养的厌氧颗粒污泥为接种污泥，以石墨盘片为电极，以pH7磷酸盐缓冲液为阴极水，通过污泥中的产电菌降解去除蓝藻或污染物质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现蓝藻资源化的方法，其特征是在沉积型微生物燃料电池反应器中，接种驯化培养的厌氧颗粒污泥，石墨盘片为电极，磷酸盐缓冲液为阴极水，利用厌氧颗粒污泥中产电菌降解去除蓝藻或葡萄糖，同时产生电能，所述的方法工艺条件为：　蓝藻含水率为８１％，蓝藻ＶＳ为７０％，蓝藻投加量为５０～１５０ｇ／Ｌ，葡萄糖投加量为０～３ｇ／Ｌ，接种污泥湿体积为反应器体积的５０％～６０％，阴极水为ｐＨ７的磷酸盐缓冲液，磷酸盐缓冲液体积用量为蓝藻水体积和污泥体积之和，石墨盘片为电极，外接电阻为１０００Ω，运行温度２５±５℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀芬，陈辉，陈坚，堵国成，华兆哲，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]