本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种利用河涌污泥或市政生活污泥培养微藻并提取生物柴油的方法。
背景技术：
河涌和市政生活都会不可避免的产生污水污泥，目前，对于污泥无法对实施循环利用，只是简单的脱水填埋或者进行干化烧结，没有得到生态处理，仅耗费大量的能源，还造成二次污染，对河流水质和填埋场的安全构成隐患。
河涌整治中一般采用清淤的方法，一部分污泥在水流冲刷过程中，进入市政污水收集管网流入市政污水处理厂，成为市政污泥的一部分。另一些污泥作为整治工程的一部分，由施工企业负责处理，施工单位的通常做法是拉到陆地受纳场填埋。归入市政污泥的河道淤泥由生污泥处理厂处理。在污泥量较小的时候，陆地受纳场填埋还是一种可行的处理方式，虽然也面临二次污染，随意填埋同样会对土壤和农作物造成危害等等。随着河涌整治工作的推进和河道污染的多元化，填埋就面临一系列难题。首先是地价上涨，在陆地受纳场直接填埋污泥已经变得不再经济。污泥有害物质含量的增加，也就要求市政部门对污泥进行预处理，而事实上能做到这一步的城市也在少数。
另外，污泥还可以用来制砖、堆肥和焚烧发电。将底泥自然干化、晒干、脱水掺入灰沙配料，作为建筑回填。或者是填埋方式，在堆场覆盖后，种草绿化，恢复生态。随时有可能造成二次污染，运输不方便，运费和处理成本高，而且污泥本身富含的氮磷肥和有机物无法再次实施循环利用。
有些技术中将污泥直接用于农业堆肥。经污染物分析，底泥为富含氮磷肥分的有机物，可将清挖出来的底泥就近用于农业种植，如水果、蔬菜等，缺点是经济效益低，无法快速降解污泥速度慢，处理人员和企业动力不强。
而微生物发酵处理污泥会产生二氧化碳CO2，只制作成有机肥，无法利用二氧化碳CO2，造成二氧化碳CO2排放超标和污染。
因此，有待于设计一种污泥处理方法，以实现对河涌污泥和市政生活污泥进行有效、且循环利用的处理。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种利用河涌污泥或市政生活污泥培养微藻并提取生物柴油的方法。
一种利用河涌污泥或市政生活污泥培养微藻并提取生物柴油的方法，包括如下步骤：
(1)向污泥中加入短链脂肪酸和微生物发酵泥，降解12-72小时，其中，短链脂肪酸包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸中的一种或几种，所述微生物发酵泥中含有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黒曲霉和5406放线菌；
(2)将步骤(1)得到的污泥在开放式池塘内加入微藻吸收氮、磷、钾元素和CO2，培养12-48小时；
(3)向步骤(2)中的污泥中加入红线虫繁殖吃泥；
(4)在培育过程中，根据微藻的生长情况采收微藻；
(5)利用步骤(4)采收的微藻提取生物柴油、乙醇、产氢。
以上方法对于河涌污泥和市政生活污泥均有十分优秀的处理效果。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤(1)中的微生物发酵泥是指河涌清淤捞上来或者利用微生物生物清淤后浮起的淤泥，并向淤泥中添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黒曲霉和5406放线菌。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤(1)中短链脂肪酸和微生物发酵泥的总重量为污泥重量的0.3-1wt％。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤(1)中降解温度为15-40度，湿度≥20％。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤(2)中，所述微藻包括小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，该藻株同时必须具备生长速度快、含油量高、耐污染等特性，拥有良好的单位面积产油能力。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤(2)中，加入的微藻重量为污泥重量的3-5wt％。
本发明中加入的短链脂肪酸和微生物发酵泥，可以解决常规的还原性物质硫化氢、二价铁盐、二价锰盐以及亚硝酸盐等毒素，而且可以降解氯胺残留、藻毒、农药残留、抗生素残留等生物毒性大的物质，并且使得污泥疏松，形成氧化层，去除生物毒性，提高氧化还原电位，增加溶氧，还会将解毒后的残余物等悬浮形成有机絮团，补充碳源，提高碳氮比，为后续藻类的生长提供营养物质，从而达到了相辅相成的效果。
本发明中植入的微藻能够对氮磷钾进行充分的利用，避免水体的富营养化。例如污泥中降解出的氮元素、磷元素，会以NH4+、PO43-等离子状态存在，而微藻会吸收这些元素，通过光合作用，合成蛋白质和磷脂，进而获取生物质能，转换成多种有机物。本发明中，由于采用的微藻为小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，拥有良好的单位面积产油能力，因此，可以作为提取生物柴油的原料。
本发明的步骤(3)中，利用红线虫(即水丝蚓种群，俗称“红虫”)对污泥进行生物捕食，解决污泥产量高的问题，能够处理污泥、改善污泥，对污水污泥有一定的分解作用，特别是经过水丝蚓捕食作用后的污泥，回流至污水处理系统中，能够较好地改善污水处理系统中污泥的特性，促进污泥的氧化分解，能够极大地降低产生的污泥量，同时改善污水的可生化性，降低运行能耗。能够减少20％-30％的污泥产生量。而且，红线虫可以作为饵料利用，红线虫繁殖快、营养价值高(干物质中含粗蛋白62％，必需氨基酸总和达35％，氮回收率达98％)，是许多水生动物苗种期喜食的开口饵料，更是鲟、鳜、鲤、鲫、鳅、娃娃鱼及黄鳝等底栖鱼的主要食粮。红线虫中适于养殖的种类有：苏氏尾鳃蚓和霍氏水蚓。养好红线虫，可为养殖水产品提供长期稳定的优质动物饲料，降低养殖成本，提高养殖效益和养成品质。
本发明的步骤(5)中，微藻提取生物柴油、乙醇、产氢采用常规的技术手段。例如，目前应用最多的生物柴油制备方法是转酯作用，即油脂与甲醇发生酯化反应，生成相对分子量小的脂肪酸甲酯，主要有化学催化法、超临界法和酶催化法。化学催化法是将油脂与过量的甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和高温的作用下转脂化，生成脂肪酸甲脂或脂肪酸乙脂，再经洗涤干煤即得生物柴油。化学合成生物柴油工艺复杂，酯化产物分离回收难，需要相应的醇回收装置，耗能和成本高，反应过程有废酸或废碱液排放。超临界法制备生物柴油是将动物或植物油脂与处于超临界状态下的甲醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯的工艺。超临界法不需要催化剂、反应速率快、产物分离简单(脂肪酸甲酯收率高达98％)，就是反应温度和压力条件比较苛刻，如能扬长避短，才能实现其工业化应用。生物酶法生产生物柴油，即用动植物油脂和低碳醇在脂肪酶的催化下进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、转化效率高、无污染物排放等优点。酶法合成生物柴油的关键步骤是酶的固定化，它使酶回收和重复使用，降低了生产成本。
由于采用以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明通过利用短链脂肪酸和微生物发酵泥降解处理、微藻吸氮、磷、钾元素和CO2、以及红线虫繁殖吃泥，能够实现对污泥实施循环利用，将污泥变废为宝。本发明用植物源微生物和短链脂肪酸降解污泥、除臭和无害化处理，把污泥经微生物处理好，固液分离，使得其中的有机物杂质得以充分的降解；加入小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，吸取污泥中的氮磷钾元素和CO2，将污泥中的大量元素充分吸收，避免造成后续水源的富营养化污染；投入红线虫，红线虫既可降低污泥，繁殖出来的红虫又可以用于鱼苗、鱼种和观赏鱼的饵料；微藻的采收后，可以将含油量较高的微藻经过加工处理，制作成为生物柴油，实现能源的利用。本发明无需曝气增氧，节能环保，处理成本更低。
综上所述，本发明提供的污泥处理方法，不但将污泥进行有效的处理，而且培养微藻能够作为提取生物柴油的原料，不但治理了污染，而且实现了资源的充分利用。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一
一种利用河涌污泥或市政生活污泥培养微藻并提取生物柴油的方法，包括如下步骤：
(1)向河涌污泥中加入短链脂肪酸和微生物发酵泥，短链脂肪酸和微生物发酵泥的总重量为污泥重量的0.3wt％，在温度为15度，湿度≥20％，降解12小时，其中，短链脂肪酸包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸中的一种或几种，微生物发酵泥是指河涌清淤捞上来或者利用微生物生物清淤后浮起的淤泥，并向淤泥中添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黒曲霉和5406放线菌，短链脂肪酸和微生物发酵泥，可以解决常规的还原性物质硫化氢、二价铁盐、二价锰盐以及亚硝酸盐等毒素，而且可以降解氯胺残留、藻毒、农药残留、抗生素残留等生物毒性大的物质，并且使得污泥疏松，形成氧化层，去除生物毒性，提高氧化还原电位，增加溶氧，还会将解毒后的残余物等悬浮形成有机絮团，补充碳源，提高碳氮比，为后续藻类的生长提供营养物质，从而达到了相辅相成的效果；
(2)将步骤(1)得到的污泥在开放式池塘内加入微藻吸收氮、磷、钾元素和CO2，加入的微藻重量为污泥重量的3wt％，培养12小时，所述微藻包括小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，该藻株同时必须具备生长速度快、含油量高、耐污染等特性，拥有良好的单位面积产油能力，微藻能够对氮磷钾进行充分的利用，避免水体的富营养化。例如污泥中降解出的氮元素、磷元素，会以NH4+、PO43—等离子状态存在，而微藻会吸收这些元素，通过光合作用，合成蛋白质和磷脂，进而获取生物质能，转换成多种有机物。本发明中，由于采用的微藻为小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，拥有良好的单位面积产油能力，因此，可以作为提取生物柴油的原料；
(3)向步骤(2)中的污泥中加入红线虫繁殖吃泥，利用红线虫对污泥进行生物捕食，能够处理污泥、改善污泥，对污水污泥有一定的分解作用，特别是经过红线虫捕食作用后的污泥，回流至污水处理系统中，能够较好地改善污水处理系统中污泥的特性，促进污泥的氧化分解，能够极大地降低产生的污泥量，同时改善污水的可生化性，降低运行能耗，本实施例中，红线虫处理污泥能够减少20％-30％的污泥产生量。而且，红线虫在繁殖至一定密度后可以作为饵料捕捞，提高鱼类的养殖效益和养成品质；
(4)在培育过程中，根据微藻的生长情况采收微藻；
(5)利用步骤(4)采收的微藻提取生物柴油、乙醇、产氢，采用化学催化法是将油脂与过量的甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和高温的作用下转脂化，生成脂肪酸甲脂或脂肪酸乙脂，再经洗涤干煤即得生物柴油，以上为常规方法，在此不做赘述。
实施例二
一种利用河涌污泥或市政生活污泥培养微藻并提取生物柴油的方法，包括如下步骤：
(1)向市政生活污泥中加入短链脂肪酸和微生物发酵泥，短链脂肪酸和微生物发酵泥的总重量为污泥重量的1wt％，在温度为40度，湿度≥20％，降解72小时，其中，短链脂肪酸包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸中的一种或几种，微生物发酵泥是指河涌清淤捞上来或者利用微生物生物清淤后浮起的淤泥，并向淤泥中添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黒曲霉和5406放线菌，短链脂肪酸和微生物发酵泥，可以解决常规的还原性物质硫化氢、二价铁盐、二价锰盐以及亚硝酸盐等毒素，而且可以降解氯胺残留、藻毒、农药残留、抗生素残留等生物毒性大的物质，并且使得污泥疏松，形成氧化层，去除生物毒性，提高氧化还原电位，增加溶氧，还会将解毒后的残余物等悬浮形成有机絮团，补充碳源，提高碳氮比，为后续藻类的生长提供营养物质，从而达到了相辅相成的效果；
(2)将步骤(1)得到的污泥在开放式池塘内加入微藻吸收氮、磷、钾元素和CO2，加入的微藻重量为污泥重量的5wt％，培养48小时，所述微藻包括小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，该藻株同时必须具备生长速度快、含油量高、耐污染等特性，拥有良好的单位面积产油能力，微藻能够对氮磷钾进行充分的利用，避免水体的富营养化。例如污泥中降解出的氮元素、磷元素，而微藻会吸收这些元素，通过光合作用，合成蛋白质和磷脂，进而获取生物质能，转换成多种有机物。本发明中，由于采用的微藻为小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，拥有良好的单位面积产油能力，因此，可以作为提取生物柴油的原料；
(3)向步骤(2)中的污泥中加入红线虫繁殖吃泥，利用红线虫对污泥进行生物捕食，能够处理污泥、改善污泥，对污水污泥有一定的分解作用，特别是经过红线虫捕食作用后的污泥，回流至污水处理系统中，能够较好地改善污水处理系统中污泥的特性，促进污泥的氧化分解，能够极大地降低产生的污泥量，同时改善污水的可生化性，降低运行能耗，本实施例中，红线虫处理污泥能够减少20％-30％的污泥产生量。而且，红线虫在繁殖至一定密度后可以作为饵料捕捞，提高鱼类的养殖效益和养成品质；
(4)在培育过程中，根据微藻的生长情况采收微藻；
(5)利用步骤(4)采收的微藻提取生物柴油、乙醇、产氢，采用将动物或植物油脂与处于超临界状态下的甲醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯的工艺，以上为常规方法，在此不做赘述。
实施例三
一种利用河涌污泥或市政生活污泥培养微藻并提取生物柴油的方法，包括如下步骤：
(1)向河涌污泥中加入短链脂肪酸和微生物发酵泥，短链脂肪酸和微生物发酵泥的总重量为污泥重量的0.7wt％，在温度为28度，湿度≥20％，降解50小时，其中，短链脂肪酸包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸中的一种或几种，微生物发酵泥是指河涌清淤捞上来或者利用微生物生物清淤后浮起的淤泥，并向淤泥中添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黒曲霉和5406放线菌，短链脂肪酸和微生物发酵泥，可以解决常规的还原性物质硫化氢、二价铁盐、二价锰盐以及亚硝酸盐等毒素，而且可以降解氯胺残留、藻毒、农药残留、抗生素残留等生物毒性大的物质，并且使得污泥疏松，形成氧化层，去除生物毒性，提高氧化还原电位，增加溶氧，还会将解毒后的残余物等悬浮形成有机絮团，补充碳源，提高碳氮比，为后续藻类的生长提供营养物质，从而达到了相辅相成的效果；
(2)将步骤(1)得到的污泥在开放式池塘内加入微藻吸收氮、磷、钾元素和CO2，加入的微藻重量为污泥重量的4wt％，培养36小时，所述微藻包括小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，该藻株同时必须具备生长速度快、含油量高、耐污染等特性，拥有良好的单位面积产油能力，微藻能够对氮磷钾进行充分的利用，避免水体的富营养化。例如污泥中降解出的氮元素、磷元素，而微藻会吸收这些元素，通过光合作用，合成蛋白质和磷脂，进而获取生物质能，转换成多种有机物。本发明中，由于采用的微藻为小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，拥有良好的单位面积产油能力，因此，可以作为提取生物柴油的原料；
(3)向步骤(2)中的污泥中加入红线虫繁殖吃泥，利用红线虫对污泥进行生物捕食，能够处理污泥、改善污泥，对污水污泥有一定的分解作用，特别是经过红线虫捕食作用后的污泥，回流至污水处理系统中，能够较好地改善污水处理系统中污泥的特性，促进污泥的氧化分解，能够极大地降低产生的污泥量，同时改善污水的可生化性，降低运行能耗，本实施例中，红线虫处理污泥能够减少20％-30％的污泥产生量。而且，红线虫在繁殖至一定密度后可以作为饵料捕捞，提高鱼类的养殖效益和养成品质；
(4)在培育过程中，根据微藻的生长情况采收微藻；
(5)利用步骤(4)采收的微藻提取生物柴油、乙醇、产氢，用动植物油脂和低碳醇在脂肪酶的催化下进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯，以上为常规方法，在此不做赘述。
实施例四
一种利用河涌污泥或市政生活污泥培养微藻并提取生物柴油的方法，包括如下步骤：
(1)向河涌污泥中加入短链脂肪酸和微生物发酵泥，短链脂肪酸和微生物发酵泥的总重量为污泥重量的1wt％，在温度为15度，湿度≥20％，降解12小时，其中，短链脂肪酸包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸中的一种或几种，微生物发酵泥是指河涌清淤捞上来或者利用微生物生物清淤后浮起的淤泥，并向淤泥中添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黒曲霉和5406放线菌，短链脂肪酸和微生物发酵泥，可以解决常规的还原性物质硫化氢、二价铁盐、二价锰盐以及亚硝酸盐等毒素，而且可以降解氯胺残留、藻毒、农药残留、抗生素残留等生物毒性大的物质，并且使得污泥疏松，形成氧化层，去除生物毒性，提高氧化还原电位，增加溶氧，还会将解毒后的残余物等悬浮形成有机絮团，补充碳源，提高碳氮比，为后续藻类的生长提供营养物质，从而达到了相辅相成的效果；
(2)将步骤(1)得到的污泥在开放式池塘内加入微藻吸收氮、磷、钾元素和CO2，加入的微藻重量为污泥重量的3wt％，培养48小时，所述微藻包括小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，该藻株同时必须具备生长速度快、含油量高、耐污染等特性，拥有良好的单位面积产油能力，微藻能够对氮磷钾进行充分的利用，避免水体的富营养化。例如污泥中降解出的氮元素、磷元素，而微藻会吸收这些元素，通过光合作用，合成蛋白质和磷脂，进而获取生物质能，转换成多种有机物。本发明中，由于采用的微藻为小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，拥有良好的单位面积产油能力，因此，可以作为提取生物柴油的原料；
(3)向步骤(2)中的污泥中加入红线虫繁殖吃泥，利用红线虫对污泥进行生物捕食，能够处理污泥、改善污泥，对污水污泥有一定的分解作用，特别是经过红线虫捕食作用后的污泥，回流至污水处理系统中，能够较好地改善污水处理系统中污泥的特性，促进污泥的氧化分解，能够极大地降低产生的污泥量，同时改善污水的可生化性，降低运行能耗，本实施例中，红线虫处理污泥能够减少20％-30％的污泥产生量。而且，红线虫在繁殖至一定密度后可以作为饵料捕捞，提高鱼类的养殖效益和养成品质；
(4)在培育过程中，根据微藻的生长情况采收微藻；
(5)利用步骤(4)采收的微藻提取生物柴油、乙醇、产氢，采用超临界法制备生物柴油是将动物或植物油脂与处于超临界状态下的甲醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯的工艺，以上为常规方法，在此不做赘述。
实施例五
一种利用河涌污泥或市政生活污泥培养微藻并提取生物柴油的方法，包括如下步骤：
(1)向市政生活污泥中加入短链脂肪酸和微生物发酵泥，短链脂肪酸和微生物发酵泥的总重量为污泥重量的0.3wt％，在温度为40度，湿度≥20％，降解15小时，其中，短链脂肪酸包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸中的一种或几种，微生物发酵泥是指河涌清淤捞上来或者利用微生物生物清淤后浮起的淤泥，并向淤泥中添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黒曲霉和5406放线菌，短链脂肪酸和微生物发酵泥，可以解决常规的还原性物质硫化氢、二价铁盐、二价锰盐以及亚硝酸盐等毒素，而且可以降解氯胺残留、藻毒、农药残留、抗生素残留等生物毒性大的物质，并且使得污泥疏松，形成氧化层，去除生物毒性，提高氧化还原电位，增加溶氧，还会将解毒后的残余物等悬浮形成有机絮团，补充碳源，提高碳氮比，为后续藻类的生长提供营养物质，从而达到了相辅相成的效果；
(2)将步骤(1)得到的污泥在开放式池塘内加入微藻吸收氮、磷、钾元素和CO2，加入的微藻重量为污泥重量的3.5wt％，培养40小时，所述微藻包括小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，该藻株同时必须具备生长速度快、含油量高、耐污染等特性，拥有良好的单位面积产油能力，微藻能够对氮磷钾进行充分的利用，避免水体的富营养化。例如污泥中降解出的氮元素、磷元素，会以NH4+、PO4等离子状态存在，而微藻会吸收这些元素，通过光合作用，合成蛋白质和磷脂，进而获取生物质能，转换成多种有机物。本发明中，由于采用的微藻为小球藻、微绿球藻、葡萄藻等含油量高的藻株，拥有良好的单位面积产油能力，因此，可以作为提取生物柴油的原料；
(3)向步骤(2)中的污泥中加入红线虫繁殖吃泥，利用红线虫对污泥进行生物捕食，能够处理污泥、改善污泥，对污水污泥有一定的分解作用，特别是经过红线虫捕食作用后的污泥，回流至污水处理系统中，能够较好地改善污水处理系统中污泥的特性，促进污泥的氧化分解，能够极大地降低产生的污泥量，同时改善污水的可生化性，降低运行能耗，本实施例中，红线虫处理污泥能够减少20％-30％的污泥产生量。而且，红线虫在繁殖至一定密度后可以作为饵料捕捞，提高鱼类的养殖效益和养成品质；
(4)在培育过程中，根据微藻的生长情况采收微藻；
(5)利用步骤(4)采收的微藻提取生物柴油、乙醇、产氢，采用化学催化法是将油脂与过量的甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和高温的作用下转脂化，生成脂肪酸甲脂或脂肪酸乙脂，再经洗涤干煤即得生物柴油，以上为常规方法，在此不做赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。