CN105219419A - 一种采用污泥制备生物柴油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用污泥制备生物柴油的方法，包括一个活性污泥生长的步骤，将要进入二沉池的污水放入一个培养池中，向培养池中加人活性污泥，同时通入空气，空气的通入速率为40~70L/min；一个污泥干燥的步骤；一个对污泥进行研磨的步骤，将污泥研磨，再进行烘干；一个萃取的步骤，采用索氏提取的方法进行提取；一个对提取剂进行蒸发的步骤，成为固态的油脂提取物；一个对固态的油脂提取物进行甲酯化的步骤，在固态的油脂提取物加人硫酸、甲醇溶液，甲酯化反应，然后萃取生成物，即得生物柴油。
Description
技术领域
本发明化工领域，涉及一种生物柴油，具体来说是一种采用污泥制备生物柴油的方法。
背景技术
目前，我国能源工业虽然持续发展，为经济发展做出了积极的贡献，但是能源危机和环境污染问题依然日益凸显。能源危机和环境危机促使可再生的清洁能源的开发成为当务之急。目前生产生物柴油的原料主要是大豆油、菜籽油、向日葵油、棕榈油等，这些原料的成本占了生物柴油制品总成本的70%-80%，这高额的制作成本严重阻碍了生物柴油产业的发展。同时由于这些植物的生长需要大量的土地，抢占了粮食作物的生长空间，容易引发粮食危机。
而城市污水处理厂的污泥由于它本身就是废弃物、污染物，所以得到它的成本很低。它产量丰富，而且源源不断即能满足生物柴油生产的成本要求，又能保障原料供应，最后也能解决污泥的处理问题。因此，用城市污泥制备生物柴油是一个非常有前景的应用。目前，用城市污泥制备生物柴油的主要问题在于污泥中的油脂含量过低，导致生物柴油的生产成本过高，提高污泥中的油脂含量将是解决这一问题的根本方法。对于二沉污泥，其中的污水是进入污水处理厂二沉池的污水，它里面的油脂来源于污泥内的微生物，因此，改变微生物生长状态，让它能更倾向于细胞分裂和油脂储存是提高二沉污泥的一个重要方法。由于本实验的目的是在低成本的条件下增加油脂含量，本实验的只考察了在不加人其它成分的条件下，随着污水本身有机质含量的变化，而二沉污泥中油脂含量的变化情况。具体的就是在不加入其他营养物质的基础上，每隔一段时间取一定量的污泥进行油脂含量测定。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种采用污泥制备生物柴油的方法，所述的这种采用污泥制备生物柴油的方法解决了现有技术中的污泥中油脂含量过低的技术问题。
本发明提供了一种采用污泥制备生物柴油的方法，包括如下步骤：
1)一个活性污泥生长的步骤，将刚要进入二沉池的污水放入一个容积为10L的培养池中，向里面加人干重为6g的二沉污泥，所述的污水和二沉污泥的质量体积比为10L：5~10g，每隔一段时间取出1/7~1/5部分污泥，同时向培养池中通入空气，空气的的通入速率为40~70L/min，污泥取出的时间分别为1h、1d、2d、3d、4d、5d；
2)一个污泥干燥的步骤，将取出的污泥经热干燥得到干燥的污泥；
3)一个对污泥进行研磨的步骤，将污泥研磨到粒径在70-80μm之间，再在50~70℃的烘箱中进行烘烤，烘烤4~8小时，最后冷却室温；
4)一个萃取的步骤，以正己烷为提取剂，采用索氏提取的方法进行提取；
5)一个对提取剂进行蒸发的步骤，将油脂提取后的物质进行加热，直至提取剂蒸发完全，然后放在烘箱中烘干，成为固态的油脂提取物；
6）一个对固态的油脂提取物进行甲酯化的步骤，5g固态的油脂提取物来计算，将5g固态的油脂提取物来放入一个反应容器中，加人198ml无水甲醇使之溶解，再加人2~4ml浓硫酸，在50~80℃下加热回流20~50min，然后采用正己烷溶剂萃取脂肪酸甲酯，即得生物柴油。
具体的，培养池的温度为25℃。
进一步的，所述的浓硫酸溶液的质量百分比浓度为98%，所述的甲醇溶液为无水甲醇。
进一步的，在一个对油脂进行甲酯化的步骤中，以5g固态的油脂提取物来计算，将1g固态的油脂提取物来放入一个反应容器中，加人198ml无水甲醇使之溶解，再加人2~4ml浓硫酸，在50~80℃下加热回流20~50min，接着，加正己烷提取甲酯化产物，取出上清液，下层再用正己烷洗涤，分离，最后得到的上清液再蒸干。
本发明根据二沉污泥生长情况和污水的温度、营养物质含量的关系，在不加人其它物质的条件下提高二沉污泥中的油脂含量。由于本实验的目的是在低成本的条件下增加油脂含量，本发明只考察了在不加人其它成分的条件下，随着污水本身有机质含量的变化，而二沉污泥中油脂含量的变化情况。具体的就是在不加入其他营养物质的基础上，每隔一段时间取一定量的污泥进行油脂含量测定。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
1.作为制备生物柴油的原料，城市污泥每年产量大且含有相当含量的油脂，满足生物柴油原料成本低廉、可持续供应的要求；同时也降低了污泥处理成本和风险，为污泥资源的利用找到了一个新思路。
2.利用二沉污泥生长情况和污水的温度、营养物质含量的关系，在不加人其它物质的条件下提高二沉污泥中的油脂含量。
3.油脂提取的方法为索氏提取，它的优点就是操作简单、安全，而且提取效果好。
具体实施方式
实施例1
一种采用污泥制备生物柴油的方法，包括如下步骤：
（1）活性污泥的生长：将刚要进入二沉池的污水放入容积为10L、温度为25℃的培养池中，向里面加人干重为6g的二沉污泥，所述的污水和二沉污泥的质量体积比为10L：6g，隔一段时间取出1/7~1/5部分污泥，同时向培养池中通入空气，空气的的通入速率为40~70L/min。污泥取出的时间分别为1h、1d、2d、3d、4d、5d；
（2）污泥的干燥：以污水处理厂取得的污泥为原料，经热干燥得到干燥的污泥。
（3）污泥的研磨：用研钵研磨污泥，研磨到70-80μm，然后再在60℃烘箱中烘烤6小时，最后冷却室温，用于油脂提取。
（4）萃取：以正己烷为提取剂，采用索氏提取的方法进行提取。
（5）提取剂的蒸发：油脂提取结束后，将圆底烧瓶放在105℃油浴加热中，直至提取剂完全蒸发完全。将烧瓶取出放在烘箱中12小时，第二天室温后称量。
（6）油脂甲酯化：5g固态的油脂提取物来计算，将5g固态的油脂提取物来放入一个反应容器中，加人198ml无水甲醇使之溶解，再加人2~4ml浓硫酸，在50~80℃下加热回流20~50min，然后采用正己烷溶剂萃取生成物，即得生物柴油（经GC-MS检测表明长链脂肪酸甲酯的含量达96%）。
实施例2
一种采用污泥制备生物柴油的方法，包括如下步骤：
（1）活性污泥的生长：将刚要进入二沉池的污水放入容积为10L、温度为25℃的培养池中，向里面加人干重为6g的二沉污泥，所述的污水和二沉污泥的质量体积比为10L：6g，隔一段时间取出1/7~1/5部分污泥，同时向培养池中通入空气，空气的的通入速率为40~70L/min。提取的时间点分别为1h、0.5d、1.5d、3d、4d、5d。
（2）污泥的干燥：以污水处理厂取得的污泥为原料，经热干燥得到干燥的污泥。
（3）污泥的研磨：用研钵研磨污泥，研磨到70-80μm，然后再在60℃烘箱中烘烤6小时，最后冷却室温，用于油脂提取。
（4）萃取：以正己烷为提取剂，采用索氏提取的方法进行提取。
（5）提取剂的蒸发：油脂提取结束后，将圆底烧瓶放在105℃油浴加热中，直至提取剂完全蒸发完全。将烧瓶取出放在烘箱中12小时，第二天室温后称量。
（6）油脂甲酯化：5g固态的油脂提取物来计算，将5g固态的油脂提取物来放入一个反应容器中，加人198ml无水甲醇使之溶解，再加人2~4ml浓硫酸，在50~80℃下加热回流20~50min，然后采用正己烷溶剂萃取生成物，即得生物柴油（经GC-MS检测表明长链脂肪酸甲酯的含量达96%）。
实施例3
一种采用污泥制备生物柴油的方法，包括如下步骤：
（1）活性污泥的生长：将刚要进入二沉池的污水放入容积为10L、温度为25℃的培养池中，向里面加人干重为6g的二沉污泥，所述的污水和二沉污泥的质量体积比为10L：6g，隔一段时间取出1/7~1/5部分污泥，同时向培养池中通入空气，空气的的通入速率为40~70L/min。提取的时间点分别为1h、0.5d、1d、1.5d、2d、4d。
（2）污泥的干燥：以污水处理厂取得的污泥为原料，经热干燥得到干燥的污泥。
（3）污泥的研磨：用研钵研磨污泥，研磨到70-80μm，然后再在60℃烘箱中烘烤6小时，最后冷却室温，用于油脂提取。
（4）萃取：以正己烷为提取剂，采用索氏提取的方法进行提取。
（5）提取剂的蒸发：油脂提取结束后，将圆底烧瓶放在105℃油浴加热中，直至提取剂完全蒸发完全。将烧瓶取出放在烘箱中12小时，第二天室温后称量。
（6）油脂甲酯化：5g固态的油脂提取物来计算，将5g固态的油脂提取物来放入一个反应容器中，加人198ml无水甲醇使之溶解，再加人2~4ml浓硫酸，在50~80℃下加热回流20~50min，然后采用正己烷溶剂萃取生成物，即得生物柴油。
Claims (4)
1.一种采用污泥制备生物柴油的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）一个活性污泥生长的步骤，将刚要进入二沉池的污水放入一个容积为10L的培养池中，向里面加人干重为6g的二沉污泥，所述的污水和二沉污泥的质量体积比为10L：5~10g，每隔一段时间取出1/7~1/5部分污泥，同时向培养池中通入空气，空气的的通入速率为40~70L/min，污泥取出的时间分别为1h、1d、2d、3d、4d、5d；
2）一个污泥干燥的步骤，将取出的污泥经热干燥得到干燥的污泥；
3）一个对污泥进行研磨的步骤，将污泥研磨到粒径在70-80μm之间，再在50~70℃的烘箱中进行烘干，烘烤4~8小时，最后冷却室温；
4）一个萃取的步骤，以正己烷为提取剂，采用索氏提取的方法进行提取；
5）一个对提取剂进行蒸发的步骤，将油脂提取后的物质进行加热，直至提取剂蒸发完全，然后放在烘箱中烘干，成为固态的油脂提取物；
6）一个对固态的油脂提取物进行甲酯化的步骤，在固态的油脂提取物加人硫酸、甲醇溶液，固态的油脂提取物量、浓硫酸、甲醇溶液的质量体积比为5g：2~4ml：198ml，在50~80℃下发生甲酯化反应；然后采用正己烷溶剂萃取脂肪酸甲酯，即得生物柴油。
2.根据权利要求1所述的一种采用污泥制备生物柴油的方法，其特征在于：培养池的温度为25℃。
3.根据权利要求1所述的一种采用污泥制备生物柴油的方法，其特征在于：所述的浓硫酸溶液的质量百分比浓度为60~98%，所述的甲醇溶液为无水甲醇。
4.根据权利要求1所述的一种采用污泥制备生物柴油的方法，其特征在于：在一个对油脂进行甲酯化的步骤中，以5g固态的油脂提取物来计算，将5g固态的油脂提取物来放入一个反应容器中，加人198ml无水甲醇使之溶解，再加人2~4ml浓硫酸，在50~80℃下加热回流20~50min，接着，加正己烷提取甲酯化产物，取出上清液，下层再用正己烷洗涤，分离，最后得到的上清液再蒸干。
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2015
- 2015-10-20 CN CN201510678395.5A patent/CN105219419A/zh active Pending
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