有机污水废渣处理耦合养藻炼油的生产方法

摘要

本发明涉及环保领域、微藻培养工程领域、生物柴油炼制领域，具体地说是一种有机污水废渣处理耦合养藻炼油的生产方法。该法利用厌氧生化技术分别处理有机污水与有机废渣，产生沼气进行发电、供热，再对污水与沼液进行好氧生化处理后，调配成培养液，加入到大型光生物反应器中，并通入沼气燃烧后产生的二氧化碳废气养殖含油微藻；用气浮法采收获得的微藻经破壁后，通过一系列的分离设备把含油微藻分离成微藻油、微藻蛋白、微藻多糖、微藻渣等，最后以微藻油为原料油炼制成符合国家标准的生物柴油。本发明把有机污水废渣处理、微藻培养与加工、生物柴油炼制耦合在一起，既降低了生产成本，又实现了生物柴油的清洁生产，并治理了“三废”。

主权项

1、一种有机污水废渣处理耦合养藻炼油的生产方法，包括调节池、厌氧生化反应器、好氧生化反应器、消毒罐、堆沤池、消化池、脱硫塔、贮气罐、发电供热装置、培养液调配罐、三角烧瓶、气升式光生物反应器、小型气推式光生物反应器、大型气推式光生物反应器、气浮罐、高压均质机、卧式螺旋离心机、油水分离器、真空浓缩釜、盐析釜、高速离心过滤机、干燥器、醇沉釜、乙醇回收塔、多功能反应釜、分液器、甲醇回收塔、甲醇贮罐、水洗罐、蒸馏塔、生物柴油贮罐设备，其特征在于包括以下步骤：a.有机污水废渣的处理有机污水经格栅除去机械杂质后进入调节池，调节污水水量、水质、pH值，然后进入厌氧生化反应器中进行厌氧生化处理；有机废渣与厌氧生化反应器产生的污泥一起加入到堆沤池进行堆沤发酵，经堆沤后的物料加入到消化池中进行厌氧发酵，同时把好氧生化反应器产生的污泥一并加入到消化池中；厌氧发酵时，原料的碳氮比为(20～30)∶1，含固量为5％～45％(重量比)，发酵后产生沼气、沼渣和沼液，沼渣用作肥料，沼液加入到厌氧生化反应器再进行厌氧生化处理；消化池产生的沼气与厌氧生化反应器产生的沼气一并进入脱硫塔经脱硫后收集到贮气罐，用于发电供热；有机污水与沼液经厌氧生化反应器处理后，再加入到好氧生化反应器中进行好氧生化处理，降低有机污水与沼液的BOD、COD，并把氨氮转化为容易被微藻吸收的铵盐、硝酸盐或亚硝酸盐，同时消除有机污水与沼液的异味；好氧生化处理后的有机污水与沼液经过滤后进入消毒罐中，加入消毒剂进行消毒，然后加入中和剂中和消毒液，最后加入到培养液调配罐中作为微藻培养主要的氮源与磷源；b.沼气发电供热发电供热装置所用的燃料主要为沼气与粗生物柴油；发电供热装置所发的电用于有机污水废渣处理、微藻培养与加工、生物柴油炼制、发电装置本身及办公生活用电，所产生的低温蒸汽和热水用于微藻培养与加工、生物柴油炼制、消化池与厌氧生化反应器保温及办公生活用热，不足的热电由电网供电、供热网供热；发电供热装置产生的富含二氧化碳的烟道气，经净化后通入大型气推式光生物反应器，作为微藻培养的主要碳源，不足的碳源由外加的液态二氧化碳或碳酸氢钠供应；c.利用二氧化碳烟道气、有机污水与沼液培养与采收微藻首先将藻种先后在三角烧瓶、气升式光生物反应器、小型气推式光生物反应器中进行三级扩种培养，制得作为工业化生产装置的工业生产藻种；工业化生产装置为置于室外的按行与列并联布置的大型气推式光生物反应器，先在反应器中加入培养液使液位达到10厘米，然后开动通气装置产生培养液的主体流动，随后接种上述工业生产藻种，并逐步加入培养液使液位达到20厘米，在白天连续通入二氧化碳含量经过滤空气稀释到1％～5％的二氧化碳烟道气，以保证微藻的生长，在晚上通入过滤空气维持微藻的呼吸，采用通热/冷风、开天窗通风、遮光调温、蒸汽/热水保温，将培养液的温度控制在15～35℃；检测到培养液中的养分减少或藻液液位下降后，通过补液管进行补液，补液后的最高液位为30厘米；视微藻培养液浓度不定期采收微藻，即打开排液管阀门排出藻液，当大型气推式光生物反应器的液位降至15～20厘米时停止排液，以控制每次的采收率在10％～30％；微藻的采收采用在气浮罐中通入二氧化碳烟道气的气浮采收法进行，同时实现向微藻培养液中补充溶解的二氧化碳；d.含油微藻的全面利用气浮采收获得的微藻经高压均质机破壁后，采用卧式螺旋离心机进行液固分离，分离出的微藻渣用于制取微藻复合肥；分离出的液相加到油水分离器中分离成油相与水相，油相为微藻油；把水相物料加到真空浓缩釜中，浓缩温度设为60～70℃，浓缩时间设为1～2小时，浓缩后的物料进入盐析釜，根据物料的体积，按30％～50％的饱和度计算硫酸铵用量，将固体硫酸铵缓慢加到盐析釜中，充分搅拌，沉淀微藻蛋白，盐析时间设为2～5小时；盐析后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的固相加到干燥器中进行干燥制得微藻蛋白，分离出的液相加到醇沉釜中，用乙醇沉淀法提取微藻多糖，即在搅拌状态下缓慢加入浓度为70％～95％的工业乙醇进行醇沉，工业乙醇加入量与原有溶液的体积比设为2～4∶1，醇沉静置时间设为3～12小时；醇沉后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的液相加到乙醇回收塔中进行精馏，塔顶产物为70％～95％浓度的乙醇，塔底产物为微藻液体肥，用作植物的叶面肥料；而分离出的固相则加到干燥器中进行干燥制得微藻多糖；e.微藻油的预处理及酯交换反应微藻油的预处理及其炼制生物柴油的设备采用多功能反应釜，在多功能反应釜中加入微藻油，先进行真空脱水，然后加入甲醇与浓硫酸进行预酯化反应，使原料油中的游离脂肪酸酯化为脂肪酸甲酯，预酯化反应结束后，根据已加入的浓硫酸量，计算正好完全中和所需氢氧化钠的量，在反应釜中加入配好的氢氧化钠饱和溶液进行中和反应，反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱水、脱甲醇，甲醇通过精馏与水分离后回用；微藻油预处理完毕后，在多功能反应釜中加入甲醇以及碱催化剂氢氧化钠，进行酯交换反应，使原料油中的脂肪酸甘油酯反应生成脂肪酸甲酯，酯交换反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱甲醇，甲醇被冷凝后直接回用；真空脱甲醇后，从多功能反应釜中排出产物脂肪酸甲酯与副产物甘油的混合物，然后通过分液器静置分层或离心分离后，对粗脂肪酸甲酯进行水洗与蒸馏，制得生物柴油；分离出的粗甘油中的10％～70％作为微藻培养的碳源之一，添加到微藻培养液调配罐中，其余的粗甘油进一步精制；对粗生物柴油水洗过程中产生的氢氧化钠污水作为二氧化碳的吸收剂，吸收后产生的碳酸氢钠作为微藻培养的营养盐；氢氧化钠污水加到气浮罐中，调高藻液的pH值，有利于微藻的絮凝和气浮；氢氧化钠污水加到培养液调配罐中，调节培养液的pH值；浓硫酸与氢氧化钠中和后生成的盐废料加到培养液调配罐中，成为咸水微藻培养的盐分来源与营养盐。