CN102925294A - 原位酯化污水处理厂浮渣制取生物柴油的方法 - Google Patents

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白小娟
艾怡霏
彭党聪
赵景婵
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Abstract

原位酯化污水处理厂浮渣制取生物柴油的方法，将浮渣预处理，得到干化后的污泥；取干化后的污泥，加入甲醇和硫酸溶液，在合适的温度下搅拌反应，进行原位酯化；将原位酯化后的混合液降至室温，加入正己烷溶液，混合反应-离心-固体物抛弃-上清液回收-萃取-过滤，即得到生物柴油，本发明以城市污水处理厂浮渣为原材料原位酯化制取生物柴油，解决了污水处理厂浮渣的处理处置问题，生物柴油产率达到20%以上，比污泥制取生物柴油的产率至少提高100%。

Description

原位酯化污水处理厂浮渣制取生物柴油的方法
技术领域
本发明属于清洁能源开发领域，具体涉及原位酯化污水处理厂浮渣制取生物柴油的方法。
背景技术
大量城市污水处理厂运营过程中，在污水预处理及二级沉淀池都会产生大量的浮渣。浮渣中含有大约30%的脂类，因此，在后续的处理中，会引起污泥消化池中污泥上浮以及污泥脱水滤布堵塞等操作问题。另一方面，生物柴油作为清洁的可再生能源，可作为优质的石、柴油代用品。当以纯油为原材料时，原材料成本占到总生产成本的70%以上。因此，寻求廉价的生物原材料成了生物柴油制取的制约因素。
虽然利用城市污水处理厂污泥制取生物柴油在国内尚未有报道，国外的专利目前有2项：（1）专利号：US7638314，专利持有人：Zappi Mark E；French WilliamTodd；Hernandez Rafael；Dufreche Stephen Thomas，专利名称：Production ofbiodiesel and other valuable chemicals from wastewater treatment plant sludges；（2）专利号：20090325253，专利持有人：Miguel ASCON；Dolores ASCON，专利名称：Methods and systems for production of biofuels and bioenergy products fromsewage sludge.。以上专利，均采用污水处理厂的污泥。污水处理厂的初沉污泥，含有18%左右的脂类；污水处理厂的二沉污泥，含有10%左右的脂类。相对于浮渣而言，其制取生物柴油的潜力有限。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供原位酯化污水处理厂浮渣制取生物柴油的方法，以城市污水处理厂浮渣为原材料，进行原位酯化制取生物柴油，以获得最大的生物柴油产率。
原位酯化污水处理厂浮渣制取生物柴油的方法，包括如下步骤：
第一步，浮渣预处理
以污水处理厂产生的浮渣，首先通过2mm的筛网过滤，在沉淀4h后，经3000rpm的转速离心20min，得到浓缩的浮渣，浓缩的浮渣经过103℃的烘箱烘烤8-10h，使含水率小于5%，得到干化后的污泥；
第二步，原位酯化
取5g干化后的污泥，加入100~130ml浓度为100%的甲醇，再滴加3~5ml质量浓度为98%的硫酸溶液，在55-75℃温度下搅拌反应24小时；
第三步，提取
原位酯化后的混合液在空气中自然降温至室温，加入100-130ml浓度100%的正己烷溶液，混合反应3-5min，在3000rpm条件下离心，固体物抛弃，上清液回收，该过程重复3次；
第四步，萃取、过滤及产品收获
通过分液漏斗，收集上层的正己烷相，正己烷相通过铺有无水硫酸钠的过滤装置，滤液收集，收集的滤液中的正己烷和甲醇经蒸发后的残余物，即得生物柴油。
本发明以城市污水处理厂浮渣为原材料原位酯化制取生物柴油，解决了污水处理厂浮渣的处理处置问题，生物柴油产率达到20%以上，比污泥制取生物柴油的产率至少提高100%。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步的描述。
实施例一
第一步，浮渣预处理
以污水处理厂产生的浮渣，首先通过2mm的筛网过滤，在沉淀4h后，经3000rpm的转速离心20min，得到浓缩的浮渣，浓缩的浮渣经过103℃的烘箱烘烤8-10h，使含水率小于5%，得到干化后的污泥；
第二步，原位酯化
取5g干化后的污泥，加入130ml浓度为100%的甲醇，再滴加5ml质量浓度为98%的硫酸溶液，在55°C温度下搅拌反应24小时；
第三步，提取
原位酯化后的混合液在空气中自然降温至室温，加入100浓度100%的正己烷溶液，混合反应3min，在3000rpm条件下离心3min，固体物抛弃，上清液回收，该过程重复3次；
第四步，萃取、过滤及产品收获
通过分液漏斗，收集上层的正己烷相，正己烷相通过铺有无水硫酸钠的过滤装置，滤液收集，收集的滤液中的正己烷和甲醇经蒸发后的残余物，即得生物柴油，在该条件下，生物柴油产率为21.98%（以干污泥计）。
实施例二
第一步，浮渣预处理，与实施例一一致；
第二步，原位酯化
取5g干化后的污泥，加入100ml浓度为100%的甲醇，再滴加3.5ml质量浓度为98%的硫酸溶液，在65℃温度下搅拌反应24小时；
第三步，提取
原位酯化后的混合液在空气中自然降温至室温，加入100ml浓度100%的正己烷溶液，混合反应3min，在3000rpm条件下离心3min，固体物抛弃，上清液回收，该过程重复3次；
第四步，萃取、过滤及产品收获
通过分液漏斗，收集上层的正己烷相，正己烷相通过铺有无水硫酸钠的过滤装置，滤液收集，收集的滤液中的正己烷和甲醇经蒸发后的残余物，即得生物柴油，在该条件下，生物柴油产率为21.58%（以干污泥计）。
实施例三
第一步，浮渣预处理，与实施例一一致；
第二步，原位酯化
取5g干化后的污泥，加入120ml浓度为100%的甲醇，再滴加4ml质量浓度为98%的硫酸溶液，在75℃温度下搅拌反应24小时；
第三步，提取
原位酯化后的混合液在空气中自然降温至室温，加入100ml浓度100%的正己烷溶液，混合反应3min，在3000rpm条件下离心3min，固体物抛弃，上清液回收，该过程重复3次；
第四步，萃取、过滤及产品收获
通过分液漏斗，收集上层的正己烷相，正己烷相通过铺有无水硫酸钠的过滤装置，滤液收集，收集的滤液中的正己烷和甲醇经蒸发后的残余物，即得生物柴油，在该条件下，生物柴油产率为21.69%（以干污泥计）。
实施例四
第一步，浮渣预处理，与实施例一一致；
第二步，原位酯化
取5g干化后的污泥，加入110ml浓度为100%的甲醇，再滴加3ml质量浓度为98%的硫酸溶液，在70℃温度下搅拌反应24小时；
第三步，提取
原位酯化后的混合液在空气中自然降温至室温，加入130ml浓度100%的正己烷溶液，混合反应5min，在3000rpm条件下离心3min，固体物抛弃，上清液回收，该过程重复3次；
第四步，萃取、过滤及产品收获
通过分液漏斗，收集上层的正己烷相，正己烷相通过铺有无水硫酸钠的过滤装置，滤液收集，收集的滤液中的正己烷和甲醇经蒸发后的残余物，即得生物柴油，在该条件下，生物柴油产率为21.62%（以干污泥计）。

Claims (1)

1.原位酯化污水处理厂浮渣制取生物柴油的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，浮渣预处理
以污水处理厂产生的浮渣，首先通过2mm的筛网过滤，在沉淀4h后，经3000rpm的转速离心20min，得到浓缩的浮渣，浓缩的浮渣经过103℃的烘箱烘烤8-10h，使含水率小于5%，得到干化后的污泥；
第二步，原位酯化
取5g干化后的污泥，加入100~130ml浓度为100%的甲醇，再滴加3~5ml质量浓度为98%的硫酸溶液，在55-75℃温度下搅拌反应24小时；
第三步，提取
原位酯化后的混合液在空气中自然降温至室温，加入100-130ml浓度100%的正己烷溶液，混合反应3-5min，在3000rpm条件下离心，固体物抛弃，上清液回收，该过程重复3次；
第四步，萃取、过滤及产品收获
通过分液漏斗，收集上层的正己烷相，正己烷相通过铺有无水硫酸钠的过滤装置，滤液收集，收集的滤液中的正己烷和甲醇经蒸发后的残余物，即得生物柴油。
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