[發明專利]有機污水廢渣處理耦合養藻煉油的生產方法

有效

• 申請號: 200910051152.3
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN101549932A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 蔡志武
• 申請（專利權）人: 蔡志武
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C10G3/00;C10G1/00;C05G1/00;C12N1/12;C12P7/64;C02F3/30;C02F1/50;C02F1/66;C02F1/24
• 代理公司: 上海三方專利事務所
• 代理人: 吳干權;單大義

1.一種有機污水廢渣處理耦合養藻煉油的生產方法，包括調節池、厭氧生化反應器、好氧生化反應器、消毒罐、堆漚池、消化池、脫硫塔、貯氣罐、發電供熱裝置、培養液調配罐、三角燒瓶、氣升式光生物反應器、小型氣推式光生物反應器、大型氣推式光生物反應器、氣浮罐、高壓均質機、臥式螺旋離心機、油水分離器、真空濃縮釜、鹽析釜、高速離心過濾機、干燥器、醇沉釜、乙醇回收塔、多功能反應釜、分液器、甲醇回收塔、甲醇貯罐、水洗罐、蒸餾塔、生物柴油貯罐設備，其特征在于包括以下步驟：

a.有機污水廢渣的處理

有機污水經格柵除去機械雜質后進入調節池，調節污水水量、水質、pH值，然后進入厭氧生化反應器中進行厭氧生化處理；有機廢渣與厭氧生化反應器產生的污泥一起加入到堆漚池進行堆漚發酵，經堆漚后的物料加入到消化池中進行厭氧發酵，同時把好氧生化反應器產生的污泥一并加入到消化池中；厭氧發酵時，原料的碳氮比為(20～30)∶1，含固量為5％～45％(重量比)，發酵后產生沼氣、沼渣和沼液，沼渣用作肥料，沼液加入到厭氧生化反應器再進行厭氧生化處理；消化池產生的沼氣與厭氧生化反應器產生的沼氣一并進入脫硫塔經脫硫后收集到貯氣罐，用于發電供熱；有機污水與沼液經厭氧生化反應器處理后，再加入到好氧生化反應器中進行好氧生化處理，降低有機污水與沼液的BOD、COD，并把氨氮轉化為容易被微藻吸收的銨鹽、硝酸鹽或亞硝酸鹽，同時消除有機污水與沼液的異味；好氧生化處理后的有機污水與沼液經過濾后進入消毒罐中，加入消毒劑進行消毒，然后加入中和劑中和消毒液，最后加入到培養液調配罐中作為微藻培養主要的氮源與磷源；

b.沼氣發電供熱

發電供熱裝置所用的燃料主要為沼氣與粗生物柴油；發電供熱裝置所發的電用于有機污水廢渣處理、微藻培養與加工、生物柴油煉制、發電裝置本身及辦公生活用電，所產生的低溫蒸汽和熱水用于微藻培養與加工、生物柴油煉制、消化池與厭氧生化反應器保溫及辦公生活用熱，不足的熱電由電網供電、供熱網供熱；發電供熱裝置產生的富含二氧化碳的煙道氣，經凈化后通入大型氣推式光生物反應器，作為微藻培養的主要碳源，不足的碳源由外加的液態二氧化碳或碳酸氫鈉供應；

c.利用二氧化碳煙道氣、有機污水與沼液培養與采收微藻

首先將藻種先后在三角燒瓶、氣升式光生物反應器、小型氣推式光生物反應器中進行三級擴種培養，制得作為工業化生產裝置的工業生產藻種；工業化生產裝置為置于室外的按行與列并聯布置的大型氣推式光生物反應器，先在反應器中加入培養液使液位達到10厘米，然后開動通氣裝置產生培養液的主體流動，隨后接種上述工業生產藻種，并逐步加入培養液使液位達到20厘米，在白天連續通入二氧化碳含量經過濾空氣稀釋到1％～5％的二氧化碳煙道氣，以保證微藻的生長，在晚上通入過濾空氣維持微藻的呼吸，采用通熱/冷風、開天窗通風、遮光調溫、蒸汽/熱水保溫，將培養液的溫度控制在15～35℃；檢測到培養液中的養分減少或藻液液位下降后，通過補液管進行補液，補液后的最高液位為30厘米；視微藻培養液濃度不定期采收微藻，即打開排液管閥門排出藻液，當大型氣推式光生物反應器的液位降至15～20厘米時停止排液，以控制每次的采收率在10％～30％；微藻的采收采用在氣浮罐中通入二氧化碳煙道氣的氣浮采收法進行，同時實現向微藻培養液中補充溶解的二氧化碳；

d.含油微藻的全面利用

氣浮采收獲得的微藻經高壓均質機破壁后，采用臥式螺旋離心機進行液固分離，分離出的微藻渣用于制取微藻復合肥；分離出的液相加到油水分離器中分離成油相與水相，油相為微藻油；把水相物料加到真空濃縮釜中，濃縮溫度設為60～70℃，濃縮時間設為1～2小時，濃縮后的物料進入鹽析釜，根據物料的體積，按30％～50％的飽和度計算硫酸銨用量，將固體硫酸銨緩慢加到鹽析釜中，充分攪拌，沉淀微藻蛋白，鹽析時間設為2～5小時；鹽析后的物料用高速離心過濾機進行液固分離，分離出的固相加到干燥器中進行干燥制得微藻蛋白，分離出的液相加到醇沉釜中，用乙醇沉淀法提取微藻多糖，即在攪拌狀態下緩慢加入濃度為70％～95％的工業乙醇進行醇沉，工業乙醇加入量與原有溶液的體積比設為2～4∶1，醇沉靜置時間設為3～12小時；醇沉后的物料用高速離心過濾機進行液固分離，分離出的液相加到乙醇回收塔中進行精餾，塔頂產物為70％～95％濃度的乙醇，塔底產物為微藻液體肥，用作植物的葉面肥料；而分離出的固相則加到干燥器中進行干燥制得微藻多糖；

e.微藻油的預處理及酯交換反應

微藻油的預處理及其煉制生物柴油的設備采用多功能反應釜，在多功能反應釜中加入微藻油，先進行真空脫水，然后加入甲醇與濃硫酸進行預酯化反應，使原料油中的游離脂肪酸酯化為脂肪酸甲酯，預酯化反應結束后，根據已加入的濃硫酸量，計算正好完全中和所需氫氧化鈉的量，在反應釜中加入配好的氫氧化鈉飽和溶液進行中和反應，反應結束后，在對釜體繼續恒溫加熱的情況下抽真空脫水、脫甲醇，甲醇通過精餾與水分離后回用；微藻油預處理完畢后，在多功能反應釜中加入甲醇以及堿催化劑氫氧化鈉，進行酯交換反應，使原料油中的脂肪酸甘油酯反應生成脂肪酸甲酯，酯交換反應結束后，在對釜體繼續恒溫加熱的情況下抽真空脫甲醇，甲醇被冷凝后直接回用；真空脫甲醇后，從多功能反應釜中排出產物脂肪酸甲酯與副產物甘油的混合物，然后通過分液器靜置分層或離心分離后，對粗脂肪酸甲酯進行水洗與蒸餾，制得生物柴油；分離出的粗甘油中的10％～70％作為微藻培養的碳源之一，添加到微藻培養液調配罐中，其余的粗甘油進一步精制；對粗生物柴油水洗過程中產生的氫氧化鈉污水作為二氧化碳的吸收劑，吸收后產生的碳酸氫鈉作為微藻培養的營養鹽；氫氧化鈉污水加到氣浮罐中，調高藻液的pH值，有利于微藻的絮凝和氣浮；氫氧化鈉污水加到培養液調配罐中，調節培養液的pH值；濃硫酸與氫氧化鈉中和后生成的鹽廢料加到培養液調配罐中，成為咸水微藻培養的鹽分來源與營養鹽。