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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)中的水、反應(yīng)產(chǎn)水及反應(yīng)產(chǎn)生的水溶性物質(zhì)混合物,生物質(zhì)水熱液化過程中,超過20%的碳、50%的氮及大量營養(yǎng)物質(zhì)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(zhì)、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(zhì)
微藻水熱液化工藝廢水性質(zhì)(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(zhì),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(jié)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(jié)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(zhì)等多重優(yōu)勢。但由于該廢水組成復(fù)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(jié)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(zhì)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(zhì)(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(jié)合水熱液化條件調(diào)控、水熱水相預(yù)處理、微藻種屬選擇與馴化及基因工程等多種綜合技術(shù)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(zhì)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)

 

 

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