一种强化剩余污泥微生物富集产脂制备生物柴油的方法_2

文档序号:9904412阅读:来源:国知局
将该溶液置于多管震荡器上震荡10~15111111后,于4000~5000巧111下 离屯、15~20min,取上层异辛烧相即为生物柴油。
[00%]与现有技术相比,本发明的有益效果体现在W下几方面:
[0029] 1.本发明所采用的化Cl3廉价易得,且投加量极其微少,不会造成二次污染。
[0030] 2.在剩余污泥中投加极低浓度的化Cl3(WFe3+计)即可使污泥甲醋化效率、生物柴 油的产量和制备效率、碳源转化率大幅提高,特别是可使生物柴油的产量较原始污泥和空 白组污泥分别提高42倍和0.9倍。
[0031] 3.本发明不仅为生物柴油的制备提供了一种新的廉价原料来源,而且为生活污水 处理厂剩余污泥的资源化提供了一条新的途径,且资源化产物的附加值高。
【附图说明】
[0032] 图1为本发明实施例1~5及对比例中,不同浓度FeCl3添加培养至不同时间提取所 得剩余污泥微生物油脂的甲醋化效率;
[0033] 图2为本发明实施例1~5及对比例中,不同浓度FeCl3添加培养至不同时间提取所 得剩余污泥微生物油脂所制备的生物柴油的产量;
[0034] 图3为本发明实施例1~5及对比例中,不同浓度FeCl3添加培养至不同时间所得单 位质量污泥干粉的生物柴油制备效率。
[0035] 图4为本发明实施例1~5及对比例中,不同浓度FeCl3添加培养至不同时间碳源转 化率。
【具体实施方式】
[0036] 下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在W本发明技术方案为前提下进行 实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
[0037] 实施例1
[0038] -种强化剩余污泥微生物富集产脂制备生物柴油的方法,该方法包括W下几个步 骤:
[0039] (1)将剩余污泥放入培养基中,加入FeCl3后揽拌发酵:该污水处理厂进水主要为 生活污水,部分为工业废水,采用SBR工艺,污水处理厂进水水质指标如下:C0Der = 245.1mg/ L、B0D5 = 86.1mg/L、SS=128.5mg/L、N曲-N=18.0mg/L、C0D/N=13.7、B0D/N = 4.8、TP = 2.22mg/L、TN= 30.0 mg/L。实施例中污泥在取样后均在4°C条件下沉淀浓缩24h后去除清液, 沉降浓缩后污泥的MLVSS(挥发性悬浮固体浓度,Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)约为20g/L。接种至发酵培养基后的初始MLVSS约为2.0~3. Og/L。
[0040] 本实施例用于培养剩余污泥微生物的发酵培养基组分为:碳源为葡萄糖,浓度为 60g/L,氮源为(NH4)2S04,浓度为 1.1314g/L,C:N=117.6:1,缓冲液为K2HPO4 与 Na 出P〇4.2出0, 其中K2HPO4浓度为Ig/L,化此P04.2此0浓度为lg/L,FeCl3添加剂浓度化计)为2.5mmol/ L,痕量金属溶液的体积为5mL,痕量金属溶液是通过W下配比得到:每1L蒸馈水含ImL 25% 肥l、70mg aiCl2、100mg MnCl2.4H2〇、60mg 出B〇3、200mg C0CI2.6出0、20mg C11CI2.2出0、20mg 化(:12.6出0、40111旨胞]\1〇化.2出0;调控抑=4.0、培养溫度为30°(:、转速为18化口111、培养时长为 7d〇
[0041] (2)发酵结束后分离、冷干得到污泥干粉:采用离屯、分离对发酵完毕后的培养基进 行分离,被分离发酵液体积为40mL,转速为4000rpm,4°C离屯、时间为15min,弃去上层清液, 细胞沉淀物用20~30mL 0.9%生理盐水洗涂后储存至-80°C/-2(rC冰箱中化,然后在冷干 机内冷干24h,冷干机内溫度为-60°C。
[0042] (3)采用均质-酸热-有机溶剂法提取步骤(2)所得污泥干粉中的微生物油脂:均 质-酸热-有机溶剂法包括W下步骤:①准备均质小管:向2mL小管中加入0.3mm玻璃珠至约 与下端线平;②称取约O.lg冷干样品至均质用的2mL小管中,记录重量;③向其中加入ImL甲 醇,简单摇匀后4°C环境下放置12h;④用均质器均质8s,转速选用最高档;⑤用4mL氯仿将小 管中的样品小屯、转移至50mL顶空瓶中(冲洗小管4~5次);⑥向顶空瓶中加入15mL 4mol/L 的盐酸,于2500巧m的多管震荡器上震荡摇匀45min,100°C沸水浴12min,-20°C速冷45min, 迅速转移至lOOmL离屯、管中。加入甲醇与氯仿的混合液25mL(体积比为1:1),于2700巧m的多 管震荡器上震荡摇匀45min,再在4500rpm转速下离屯、12min,取氯仿层(使用带针头的注射 器,记录体积)。再加入甲醇与氯仿的混合液,重复上述步骤,合并氯仿层。加入等体积的质 量分数为0.15%的化C1溶液,混匀后离屯、,萃取氯仿层。40°C旋转蒸发12min,即得剩余污泥 微生物油脂。
[0043] (4)将步骤(3)所得微生物油脂进行Ξ氣化棚甲醋化法转化,即得生物柴油:该Ξ 氣化棚甲醋化法包括W下步骤:①皂化过程:向顶空瓶中加入〇.5mol/L的氨氧化钢甲醇溶 液9mL,迅速向顶空瓶中导入几分钟干燥氮气将空气排掉,梓紧盖子,于多管振荡器上震荡 7min,然后于80°C恒溫水槽中水浴45min,直至油滴消失,期间每45s缓慢摇动顶空瓶,W防 止氨氧化钢形成固态附着在瓶壁上,水浴完毕待顶空瓶冷却至室溫;②甲醋化过程:加入 9血0.7mol/L的盐酸甲醇溶液和9血14% (m/v)B的甲醇溶液,迅速向顶空瓶中导入几分钟 干燥氮气将空气排掉,梓紧盖子,于多管振荡器上震荡8min,然后于80°C恒溫水槽中水浴 45min,冷却至室溫;③脂肪酸甲醋的提取:加入3mL饱和氯化钢溶液和15mL色谱级异辛烧, 置于多管振荡器上震荡12min后,手握顶空瓶上下摇晃使混合液充分混匀后于4500巧m转速 下离屯、18min,取上层异辛烧相即可进行脂肪酸甲醋的测定。
[0044] (5)根据生物柴油脂肪酸甲醋的气相色谱分析结果计算甲醋化效率、生物柴油产 量、单位质量污泥干粉生物柴油的制备效率和碳源转化率。
[0045] 本发明通过甲醋化效率、生物柴油产量、单位质量污泥干粉生物柴油的制备效率 和碳源转化率四大指标评价FeCl3的强化效果并优选其添加浓度。生物柴油的品质指标依 据生物柴油的脂肪酸组成参考文献带入数学模型模拟计算,并于相关国家和国际标准进行 对比。甲醋化效率、生物柴油产量、单位质量污泥干粉生物柴油的制备效率和碳源转化率分 别根据W下公式计算得到。
[0050] 其中,不同国家生物柴油的品质指标标准如表1所示。
[0051] 表1不同国家生物柴油的品质指标标准
[0化2]
[0053] 原始污泥和试验组污泥制备生物柴油的品质指标如表2所示。
[0054] 表2原始污泥和试验组污泥制备生物柴油的品质指标一览表
[0化5]
[0056] 实施例2
[0057]采用与实施例1相同的强化剩余污泥微生物富集产脂制备生物柴油的方法,不同 之处在于发酵前培养基中化的浓度为0. lmm〇l/L( W化计)。
[0化引实施例3
[0059]采用与实施例1相同的强化剩余污泥微生物富集产脂制备生物柴油的方法,不同 之处在于发酵前培养基中化的浓度为ο. 25mmol/L( w化3+计)。
[0060] 实施例4
[0061] 采用与实施例1相同的强化剩余污泥微生物富集产脂制备生物柴油的方法,不同 之处在于发酵前培养基中化的浓度为0.5mmol/L( W化计)。
[0062] 实施例5
[0063] 采用与实施例1相同的强化剩余污泥微生物富集产脂制备生物柴油的方法,不同 之处在于发酵前培养基中化的浓度为1. Om
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