富油微藻藻渣能源化利用的研究.pdf

1、化石能源短缺與環(huán)境污染愈發(fā)嚴重，迫切要求世界能源結構發(fā)生轉變，綠色、可再生的新型能源開發(fā)與利用迫在眉睫。微藻以其生長迅速、油脂積累量大、CO2固定效率高、可去除污水中有機物質等特點，成為新型能源研發(fā)的重要領域。但在實際生產(chǎn)中，仍存在生產(chǎn)成本高、生物量積累低、生物質利用不完全等問題。基于此，本文對擬微綠球藻營養(yǎng)鹽配方進行最優(yōu)化研究，實現(xiàn)生物量的最大化積累；以黃絲藻提油后剩余藻渣為材料，采用厭氧發(fā)酵技術制備沼氣和熱化學轉化技術制備熱解氣、生

2、物油等生物燃料，實現(xiàn)微藻提油后剩余藻渣的能源化利用。主要研究結果如下：
　　1.研究擬微綠球藻培養(yǎng)液中 N、P、Fe、Mg以及維生素混合液最優(yōu)化組成，進行單因素和L16（45）正交試驗，結果顯示：擬微綠球藻生長最佳培養(yǎng)基配方為NaNO30.225 g/L，NaH2PO4·2H2O0.015 g/L， FeCl3·6H2O0.0189 g/L，MgCl20.025 g/L，維生素混合液0.05 mL/L。優(yōu)化后擬微綠球藻的最大生物量

3、（OD680）可達1.544，是優(yōu)化前的1.35倍。
　　2.利用黃絲藻提油后剩余藻渣為原料，與牛糞混合厭氧發(fā)酵。研究發(fā)現(xiàn)：藻渣與牛糞混合發(fā)酵工藝，能使發(fā)酵液維持在適于厭氧發(fā)酵菌群生長的pH環(huán)境。在藻渣和牛糞混合比為4:6的厭氧發(fā)酵體系下，累計產(chǎn)氣量（783 mL）、產(chǎn)甲烷速率（9.8 mL/d/g-VS）均為最大，日產(chǎn)氣量（86 mL/d）和累計產(chǎn)甲烷量（88.07 mL/g-VS）較高，發(fā)酵滯留時間最短（2.1 d）。

4、　　3.以黃絲藻提油后剩余藻渣為原料，對其進行直接熱解研究。研究發(fā)現(xiàn)：微藻藻渣熱分解最大失重峰對應溫度約為335℃，低于其他木質纖維素生物質。當熱解反應溫度為450℃、氮氣流量為50 mL/min時，生物油產(chǎn)量最大，為29.82%。熱解氣中CO2和CO占絕大部分，CO2含量隨反應溫度升高而降低，CO含量變化趨勢與之相反。H2和C1～C3化合物含量隨溫度升高呈現(xiàn)上升趨勢。生物油中含有100多種化合物，其中羰基類、烴類、含氮類化合物占主要部

5、分。隨溫度升高，脂肪烴、芳香烴、酚類等小分子化合物含量增大，酮類、多糖類等大分子物質含量降低。但其中還含有較大量的含氮化合物。
　　4.利用金屬改性催化劑對黃絲藻提油后藻渣在固定床上進行催化熱解。研究發(fā)現(xiàn)：黃絲藻藻渣熱解過程中，金屬改性 ZSM-5分子篩催化劑的加入會降低熱解液體產(chǎn)物收率，增加熱解氣體產(chǎn)物的收率。催化熱解使氣體產(chǎn)物中 CO百分比增大，CO2百分比減少；CH4含量降低，其他碳氫組分均有不同程度增加。采用6% Ni/H

6、ZSM-5分子篩催化熱解，生物油中酸類物質降至0.09%，碳氫化合物組分達34.81%，且含有較低的稠環(huán)化合物和最高的烷基苯成分（4.92%）。采用2% MgO改性6% Ni/ZSM-5分子篩催化熱解，生物油產(chǎn)物品質最好。在此條件下，碳氫化合物含量達到最大，為35.52%。且稠環(huán)化合物含量較低，烷烴和烷基苯化合物含量均達到最大，分別為11.51%和8.48%。
　　由上述結果可知，對微藻進行最優(yōu)化培養(yǎng)，可實現(xiàn)微藻生物量的大量積累；