微藻水熱液化工藝廢水處理與其產(chǎn)業(yè)化進程

微藻是一種生長快、光合作用效率高、處理污水效果好、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)因具有無需干化生物質直接加工產(chǎn)生物油的優(yōu)勢,逐步獲得研究者與產(chǎn)業(yè)界的青睞。

?水熱液化工藝流程
水熱液化工藝流程

但是目前為止,水熱液化生物質能產(chǎn)業(yè)化依然仍重而道遠。其中一個日益凸顯的問題是,水熱液化加工濕生物質產(chǎn)生物油后產(chǎn)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(chǎn)水及反應產(chǎn)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(yǎng)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(huán)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(tǒng)方法(如活性污泥法)進行處理,既浪費了水熱水相中的營養(yǎng)物質,又增大了運行成本,極不利于微藻水熱產(chǎn)能工藝的發(fā)展。將該廢水的處理與微藻培養(yǎng)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(yǎng)相結合使微藻產(chǎn)能體系具有高效處理廢水、節(jié)約培養(yǎng)微生物所需營養(yǎng)、固定二氧化碳和生產(chǎn)富油生物質等多重優(yōu)勢。但由于該廢水組成復雜,營養(yǎng)成分(如氨氮)和毒性因子(酚類等)含量偏高等原因,水熱水相對于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(xié)同處理水熱液化工藝廢水有望實現(xiàn)水熱液化工藝廢水高效處理,同時實現(xiàn)微藻高效采收。這不僅提供了微藻培養(yǎng)營養(yǎng)來源,并高效處理了水熱液化工藝廢水、生產(chǎn)了微藻生物質原材料,處理后的凈化水可用于水熱水相的稀釋,從而得到適宜微生物生長的水熱液化工藝廢水中營養(yǎng)物質(污染物)含量范圍。該系統(tǒng)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(chǎn)物。

微藻水熱液化產(chǎn)能循環(huán)體系
微藻水熱液化產(chǎn)能循環(huán)體系(來自網(wǎng)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(diào)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(tǒng)更加完善、高效!

該系統(tǒng)的建立將極大加快微藻水熱液化生物質能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展??!

微藻水熱液化工藝廢水培養(yǎng)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(yǎng)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)

 

 

Related Posts

Read More

極端環(huán)境下的寶藏微生物杜氏鹽藻

在地球的廣袤水域中,存在著一類堪稱生命奇跡的微小生物 —— 杜氏鹽藻。它雖身形渺小,卻憑借獨特的生存本領與極高的應用價值,成為科學界與產(chǎn)業(yè)界矚目的焦點,為人類生活的諸多方面帶來新曙光。…

Read More

海夜微光里的秘密:塔瑪亞歷山大藻的 “發(fā)光術”

夏夜的海邊,若你沿著沙灘漫步,腳下的海水可能突然泛起一片淡藍的光暈,抬手撥弄浪花,指尖也會沾染上細碎的 “星光”—— 這動人的 “海發(fā)光” 景象,不少時候都與一種叫塔瑪亞歷山大藻的微生物有關。這些肉眼難辨的甲藻,藏著海洋里最精巧的 “發(fā)光機關”,讓我們順著那抹藍光,走進它們的微觀世界。…

Read More

微藻的 “附著策略”:小球藻與三角褐指藻的界面定植機制及應用價值

在微藻的生存策略中,“浮游” 與 “附著” 并非隨機狀態(tài),而是對環(huán)境的主動適應 —— 附著于固體基質表面形成生物膜,能顯著提升其對營養(yǎng)、光照的利用效率,同時增強對水流沖擊、環(huán)境脅迫的抵抗能力。海洋小球藻(Chlorella vulgaris)與三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)作為兩類典型微藻,其附著特性已成為微藻固定化培養(yǎng)、生物膜反應器設計及環(huán)境修復領域的研究焦點。本文將從其基礎特征出發(fā),解析附著機制與關鍵條件,揭示這些微小生命的 “定植智慧”。…