微藻水熱液化工藝廢水處理與其產業化進程

国产v亚洲v天堂a微藻是壹種生長快、光合作用效率高、處理汙水效果好、油脂等有機物含量高、不與糧爭地、不與人爭食的能源作物。近年來,微藻水熱液化(其典型工藝流程如下圖所示)因具有無需幹化生物質直接加工產生物油的優勢,逐步獲得研究者與產業界的青睞。

?水熱液化工藝流程

国产v亚洲v天堂a 水熱液化工藝流程

但是目前為止,水熱液化生物質能產業化依然仍重而道遠。其中壹個日益凸顯的問題是,水熱液化加工濕生物質產生物油後產生大量工藝廢水。該工藝廢水組成為濕生物質中的水、反應產水及反應產生的水溶性物質混合物,生物質水熱液化過程中,超過20%的碳、50%的氮及大量營養物質均進入了該工藝廢水,廢水中的COD、氨氮等含量極高,同時伴隨有苯酚、碳氮雜環類物質、重金屬等微藻抑制因子進入廢水。

微藻水熱液化工藝廢水性質

微藻水熱液化工藝廢水性質(來自論文Leng?et al., 2018, Use of microalgae to recycle nutrients in aqueous phase derived from hydrothermal liquefaction process)

若將微藻水熱液化工藝廢水作為廢水采用傳統方法(如活性汙泥法)進行處理,既浪費了水熱水相中的營養物質,又增大了運行成本,極不利於微藻水熱產能工藝的發展。將該廢水的處理與微藻培養相結合近幾年成為水熱水相資源化的主流熱點研究方向。廢水處理與微藻培養相結合使微藻產能體系具有高效處理廢水、節約培養微生物所需營養、固定二氧化碳和生產富油生物質等多重優勢。但由於該廢水組成復雜,營養成分(如氨氮)和毒性因子(酚類等)含量偏高等原因,水熱水相對於微藻的生長抑制作用比較明顯。

其中,結合微藻與可絮凝分離的微藻、真菌或細菌協同處理水熱液化工藝廢水有望實現水熱液化工藝廢水高效處理,同時實現微藻高效采收。這不僅提供了微藻培養營養來源,並高效處理了水熱液化工藝廢水、生產了微藻生物質原材料,處理後的凈化水可用於水熱水相的稀釋,從而得到適宜微生物生長的水熱液化工藝廢水中營養物質(汙染物)含量範圍。該系統通過接種藻、菌種,輸入光照、CO2等即可獲得氧氣、生物油、水熱炭等產物。

微藻水熱液化產能循環體系

微藻水熱液化產能循環體系(來自網頁https://sciencetrends.com/closing-the-loop-for-bio-oil-production-from-microalgae-by-hydrothermal-liquefaction/)

 

結合水熱液化條件調控、水熱水相預處理、微藻種屬選擇與馴化及基因工程等多種綜合技術手段將使該系統更加完善、高效!

該系統的建立將極大加快微藻水熱液化生物質能產業的發展!!

微藻水熱液化工藝廢水培養微藻過程中的主要抑制作用與解除抑制作用的策略

微藻水熱液化工藝廢水培養微藻過程中的主要抑制作用與解除抑制作用的策略(來自論文Leng?et al., 2018, Use of microalgae to recycle nutrients in aqueous phase derived from hydrothermal liquefaction process)

 

 

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