一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法技术

一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法，涉及一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法。本发明专利技术的目的是为了提高发酵产氢的效率和微藻油脂产率以及培养微藻产油的外加有机碳源成本高的问题，本发明专利技术以剩余污泥为底物进行厌氧发酵制氢，向热处理后的剩余污泥加入鼠李糖脂进行厌氧发酵产氢过程，随后将经过一定处理的剩余污泥发酵液作为培养基用于微藻的生长并通过优化调控方式促进微藻生产油脂。本发明专利技术将剩余污泥发酵制氢与微藻产油脂过程相结合，不仅实现了剩余污泥中资源的回收利用，而且降低了微藻培养的成本，耦合产氢产油技术体系，实现了底物的高效利用和深度产能。本发明专利技术应用于污泥厌氧发酵产氢及微藻产油领域。明应用于污泥厌氧发酵产氢及微藻产油领域。明应用于污泥厌氧发酵产氢及微藻产油领域。

【技术实现步骤摘要】
一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法


[0001]本专利技术涉及一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法。

技术介绍

[0002]利用剩余污泥厌氧发酵制氢不仅实现了对污泥中的蛋白质、多糖等生物质资源的利用，同时生产了清洁能源，减轻了处理处置剩余污泥的压力。但目前也面临着剩余污泥的细胞破壁较慢，水解效率低的问题，制约着剩余污泥发酵产氢的速率。因此，需要对剩余污泥进行一定的预处理如热处理、超声波、酸碱处理等，加速污泥细胞的破壁过程，提高剩余污泥的水解效率，同时抑制耗氢菌群的活性，减少氢气的消耗，进而提高发酵产氢的效率。
[0003]传统燃料的匮乏也使生物柴油的开发利用越来越受到人们的关注。微藻因其受季节和地理位置限制小、生长迅速、光合速率快等优点成为生产生物柴油有潜力的原料之一。尽管添加有机碳源进行异养培养的微藻生长速率及油脂产率高于以自养为主的微藻，但外加碳源的成本高，因此优选经济有效的外加有机碳源成为了培养微藻产油的关键。剩余污泥产氢发酵后发酵液中仍含有丰富的氮、磷、蛋白质、碳水化合物、VFA等营养物质，可生化性强，能为微藻的生长提供良好的培养基质。剩余污泥发酵液用于微藻培养不仅促进微藻快速生长并积累油脂，而且同步实现生物质能的回收和清洁能源的生产，是一种具有环境效益和经济效益的生产方式。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了提高发酵产氢的效率和微藻油脂产率以及培养微藻产油的外加有机碳源成本高的问题，而提供一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法。
[0005]本专利技术一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法为：
[0006]一、取剩余污泥进行静置沉降，然后弃去上清液，将得到的沉降污泥过筛，得到处理后的污泥；
[0007]二、将处理后的污泥在水浴的条件下加热，冷却后，调节pH，然后加入0.1
‑
0.5g/g TS鼠李糖脂，用氮气吹脱，再置于振荡器上培养，进行发酵产氢；将发酵结束后的污泥离心，取上清液，得到剩余污泥发酵液；
[0008]三、将剩余污泥发酵液稀释、调节pH、灭菌，然后接种微藻，进行培养，培养后即可测定微藻的生物量及产油情况。
[0009]本专利技术将剩余污泥发酵制氢与微藻产油脂过程相结合，不仅实现了剩余污泥中资源的回收利用，而且降低了微藻生产油脂的成本，实现了底物的梯级利用与深度产能，为建立产氢产油耦合系统提供一定的理论依据。鼠李糖脂的添加促进了剩余污泥的水解过程，提高了污泥液相中有机质的含量，为剩余污泥发酵制氢过程提供了更多可利用的底物进而提高了生物发酵产氢量。剩余污泥发酵液中含有丰富的氮、磷、蛋白质等生物质资源，能作为廉价培养基培养微藻生产油脂。添加0.4g/g TS鼠李糖脂的剩余污泥发酵产氢量达到178.48
±
6.07mL/g TS，是空白组的13.53倍。在体积稀释倍数为2.5倍、pH＝7的中性环境、
30℃的培养条件下，微藻的生物量和油脂产率达到最高，分别为3.19
±
0.58g/L和120.56
±
5.50mg/L/d。
附图说明
[0010]图1为鼠李糖脂浓度对剩余污泥发酵产氢的影响；其中1为0g/g TS、2为0.1g/g TS、3为0.2g/g TS、4为0.3g/g TS、5为0.4g/g TS、6为0.5g/g TS；
[0011]图2为鼠李糖脂对剩余污泥发酵液中SCOD含量的影响；
[0012]图3为鼠李糖脂对剩余污泥发酵液中蛋白质含量的影响；
[0013]图4为鼠李糖脂对剩余污泥发酵液中溶解性多糖含量的影响；
[0014]图5为鼠李糖脂对剩余污泥发酵液中氨氮含量的影响；
[0015]图6为鼠李糖脂对剩余污泥发酵液中pH的影响；
[0016]图7为鼠李糖脂对剩余污泥发酵液中正磷酸盐的影响；
[0017]图8为微藻的生长曲线；其中a为对比实施例2、b为实施例10；
[0018]图9为微藻的油脂含量积累曲线；其中a为对比实施例2、b为实施例10。
具体实施方式
[0019]具体实施方式一：本实施方式为一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法为：
[0020]一、取剩余污泥进行静置沉降，然后弃去上清液，将得到的沉降污泥过筛，得到处理后的污泥；
[0021]二、将处理后的污泥在水浴的条件下加热，冷却后，调节pH，然后加入0.1
‑
0.5g/g TS鼠李糖脂，用氮气吹脱，再置于振荡器上培养，进行发酵产氢；将发酵结束后的污泥离心，取上清液，得到剩余污泥发酵液；
[0022]三、将剩余污泥发酵液稀释、调节pH、灭菌，然后接种微藻，进行培养，培养后即可测定微藻的生物量及产油情况。
[0023]本实施方式步骤二中将发酵后的剩余污泥在10000r/min下离心10min，取上清液于115℃灭菌30min，得到剩余污泥发酵液。
[0024]步骤三接种的微藻为对数生长期末期或稳定期前期，按体积接种量为5％。
[0025]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中静置沉降24h。其他与具体实施方式一相同。
[0026]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中将得到的沉降污泥过40目筛。其他与具体实施方式一或二相同。
[0027]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中处理后污泥的总固体含量为30g/L。其他与具体实施方式一至三之一相同。
[0028]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤二中将污泥在水浴100℃的条件下加热30min。其他与具体实施方式四相同。
[0029]具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：步骤二污泥中加入0.4g/g TS鼠李糖脂。其他与具体实施方式五相同。
[0030]具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：步骤二中的发酵条件为120r/min，35
±
1℃，培养272h。其他与具体实施方式六相同。
[0031]具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：剩余污泥发酵液体积稀释倍数为2.5倍。其他与具体实施方式七相同。
[0032]具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：步骤二和三中均将pH调节至7。其他与具体实施方式八相同。
[0033]具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤三中微藻培养温度为30
±
1℃，在150r/min，3500lux条件下培养9天。其他与具体实施方式九相同。
[0034]用以下实施例对本专利技术进行验证：
[0035]实施例1：本实施例一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法为：
[0036]步骤一：在哈尔滨市文昌污水处理厂取剩余污泥于塑料桶内，经过24h静置沉降并弃去上清液，将沉降污泥过筛(40目)除去体积较大的颗粒、塑料等杂质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法，其特征在于该方法是按以下步骤进行的：一、取剩余污泥进行静置沉降，然后弃去上清液，将得到的沉降污泥过筛，得到处理后的污泥；二、将处理后的污泥在水浴的条件下加热，冷却后，调节pH，然后加入0.1
‑
0.5g/g TS鼠李糖脂，用氮气吹脱，再置于振荡器上培养，进行发酵产氢；将发酵结束后的污泥离心，取上清液，得到剩余污泥发酵液；三、将剩余污泥发酵液稀释、调节pH、灭菌，然后接种微藻，进行培养，培养后即可测定微藻的生物量及产油情况。2.根据权利要求1所述的一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法，其特征在于步骤一中静置沉降24h。3.根据权利要求1所述的一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法，其特征在于步骤一中将得到的沉降污泥过40目筛。4.根据权利要求1所述的一种处理剩余污泥同步生产生物能源的方法，其特征在于步骤一中处理后污泥的总固体含量为30g/L。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：任宏宇，宋青青，刘冰峰，孔凡英，宋雪婷，任南琪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：