一种提高蓝藻可生化性的电解预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种提高蓝藻可生化性的电解预处理方法，属于废水处理及有机废弃物资源化处置领域。本发明专利技术中电解预处理蓝藻的方法，包括：(1)取蓝藻粉溶于水中，充分摇匀后离心，去除上清液，加水稀释，得到蓝藻液；之后在蓝藻液中加入Na2SO4电解质，搅拌均匀，得到电解液；(2)使用不锈钢板作为阴、阳极，采用直流电源供电，电解液持续搅拌，通电进行电解预处理，得到预处理之后的蓝藻溶液。本发明专利技术得到的预处理之后的蓝藻溶液中可溶性有机物含量高，用于厌氧发酵不仅可以提高有机酸的产量，而且可以缩短厌氧发酵达到有机酸最大产量的时间。厌氧发酵达到有机酸最大产量的时间。厌氧发酵达到有机酸最大产量的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种提高蓝藻可生化性的电解预处理方法


[0001]本专利技术涉及一种提高蓝藻可生化性的电解预处理方法，属于废水处理及有机废弃物资源化处置领域。

技术介绍

[0002]近年来，太湖蓝藻不断暴发，蓝藻产生量巨大，短期内很难得到简单有效的控制。因此每年打捞上岸的几十万吨蓝藻会占用大量的土地进行堆放，且堆放蓝藻产生渗滤液通过渗透作用、暴雨径流等会形成二次污染。因此，蓝藻厌氧发酵产酸将是一种使其快速高效资源化的方法，具有重要的经济、社会意义。
[0003]通过厌氧发酵对蓝藻进行资源化利用具备广阔的前景和实践意义，但蓝藻细胞由于其独特的刚性结构导致厌氧发酵效率不高。为了强化蓝藻废水的可生化性，需针对蓝藻实行一定的预处理，一方面促使细胞壁破裂，细胞内含物溶出，加速蓝藻的水解过程，达到缩短发酵时间的目的；另一方面使蓝藻中的难降解物质变为易降解物质，难溶物变为易溶物，增大产酸菌可利用的底物浓度，达到提高酸产率的目的。
[0004]厌氧发酵过程包括水解阶段、产酸阶段、产甲烷阶段，由于蓝藻细胞细胞壁对水解速度有遏制作用，在发酵环境下细胞壁仍不易破裂，从而水解阶段是主要的限速阶段。为了强化水解过程，提高厌氧发酵处理效果，需要进行预处理。预处理的目的是使藻渣中的有机物充分的溶解并释放出来。而这些被释放出来藻细胞内可溶物质更容易被微生物利用。
[0005]目前，已公开的蓝藻厌氧发酵预处理方法包括酸法、热碱法、微波法，但这些方法仍然存在着需要投入大量化学药剂、有机质损失较大以及成本高等问题。
[0006]因此，亟需开发高效环保的蓝藻厌氧发酵预处理方法。

技术实现思路

[0007][技术问题][0008]目前，蓝藻的厌氧发酵预处理存在蓝藻可溶性有机物生化性低以及需要投入大量化学试剂、成本高的问题。
[0009][技术方案][0010]为了解决上述问题，本专利技术将蓝藻泥经过处理得到蓝藻粉；之后溶解、离心得到藻液；再将藻液与Na2SO4电解质混匀，得到电解液；然后在以不锈钢板为阴、阳极的电化学体系中进行电解预处理，得到预处理之后的蓝藻溶液；最后将预处理之后的蓝藻容易用于厌氧发酵产酸。本专利技术得到的预处理之后的蓝藻溶液中可溶性有机物含量高，用于厌氧发酵产酸量高。
[0011]本专利技术的第一个目的是提供一种电解预处理蓝藻的方法，包括如下步骤：
[0012](1)电解液制备：
[0013]取蓝藻粉溶于水中，充分摇匀后离心，去除上清液，加水稀释，得到蓝藻液；之后在蓝藻液中加入Na2SO4电解质，搅拌均匀，得到电解液；
[0014](2)电解预处理：
[0015]使用不锈钢板作为阴、阳极，采用直流电源供电，电解液持续搅拌，通电进行电解预处理，得到预处理之后的蓝藻溶液。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中的蓝藻粉的制备方法如下：
[0017]将从藻水分离站取得的蓝藻泥在500目的滤布中沥干水分，再在60℃的温度下烘干，烘干后对其进行研磨并过筛(80目)，得到蓝藻粉；其中蓝藻泥取自无锡滨湖区闾江口蓝藻打捞处。
[0018]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中蓝藻粉和水的质量比为1:5
‑
20。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)蓝藻液中蓝藻细胞的浓度为(4.5
‑
5.5)
×
106cells/mL。
[0020]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中蓝藻水的离心、去上清，可以重复几次；其中离心是5000rpm的转速离心10分钟。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中Na2SO4电解质浓度为5
‑
15mM/mL。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中所述的不锈钢板包括316不锈钢，大小为50mm
×
80mm。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中直流电源提供0～25V和0～8A的电压和电流。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中电解预处理中电流密度为10
‑
100mA/cm2，电解时间为10
‑
60min。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中电解预处理中保持搅拌，搅拌的转速为100
‑
300rpm。
[0026]本专利技术的第二个目的是本专利技术所述的方法制备得到的预处理之后的蓝藻溶液。
[0027]本专利技术的第三个目的是提供一种厌氧发酵产酸的方法，其采用了本专利技术所述的预处理之后的蓝藻溶液。
[0028]在本专利技术的一种实施方式中，所述的厌氧发酵产酸的方法是将预处理之后的蓝藻溶液接种于驯化污泥中进行厌氧发酵。
[0029]在本专利技术的一种实施方式中，所述的厌氧发酵产酸中驯化污泥为厌氧颗粒污泥，取自无锡市某柠檬酸厂正在运行的IC反应器中，所述的颗粒污泥在接种前先进行加热预处理及活化处理；其中，所述的加热预处理是将颗粒污泥热处理(121℃，15min)，以杀灭其中的产甲烷菌，留下产有机酸菌的芽孢；所述的活化是将热处理后的污泥在COD 5000mg/L的葡萄糖溶液中培养一周，使产有机酸菌的芽孢萌发，污泥的活性得以恢复并加强，以达到较好的发酵效果。
[0030]在本专利技术的一种实施方式中，所述的厌氧发酵产酸中预处理之后的蓝藻溶液和驯化污泥的体积比为4
‑
6:1。
[0031]在本专利技术的一种实施方式中，所述的厌氧发酵产酸的条件为：将预处理之后的蓝藻溶液和驯化污泥混合之后，置于不透光的容器中，在35℃、300rpm下进行厌氧发酵。
[0032][有益效果][0033](1)本专利技术以废弃的生物质藻泥为原料，通过其厌氧发酵产酸实现废物的高效快速资源化利用。并公开了电解预处理蓝藻后蓝藻细胞结构的破解效果，在经过电化学预处
理后，可溶性有机物大幅度增加，溶解性化学需氧量(SCOD)达到2000mg/L。
[0034](2)本专利技术采用电解预处理不仅提高了蓝藻厌氧发酵的产酸量，还提高了酸的质量，电解预处理组有机酸产量为4664mg/L，高于空白组的85％。
[0035](3)本专利技术采用电解预处理在电荷中和与电吸附机制的作用下，具有负表面电荷的藻类细胞迅速向阳极聚集并附着在电极表面；在连续的电流刺激和阳极的作用下，藻类细胞膜逐渐受损，引起藻类有机物泄漏。
[0036](4)本专利技术采用电解预处理可以促进蓝藻细胞内有机物的释放，增加厌氧发酵微生物与有机物接触的机会，有助于蓝藻厌氧发酵的快速启动。因此，可以认为电解预处理不仅可以提高有机酸的产量，而且可以缩短厌氧发酵达到有机酸最大产量的时间。
附图说明
[0037]图1为不同预处理方法对蓝藻有机物溶解的影响。
具体实施方式
[0038]以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。
[0039]测试方法：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解预处理蓝藻的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)电解液制备：取蓝藻粉溶于水中，充分摇匀后离心，去除上清液，加水稀释，得到蓝藻液；之后在蓝藻液中加入Na2SO4电解质，搅拌均匀，得到电解液；(2)电解预处理：使用不锈钢板作为阴、阳极，采用直流电源供电，电解液持续搅拌，通电进行电解预处理，得到预处理之后的蓝藻溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)蓝藻液中蓝藻细胞的浓度为(4.5
‑
5.5)
×
106cells/mL。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中Na2SO4电解质浓度为5
‑
15mM/mL。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中电解预处理中电流密度为10
‑
100mA/cm2，电解时间为10
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：严群，陶雪琦，丁玲艳，郭方，王超云，王寒，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：