專利名稱：一種實現(xiàn)藍藻資源化的方法
一種實現(xiàn)藍藻資源化的方法技術(shù)領(lǐng)域一種實現(xiàn)藍藻資源化的方法，涉及一種通過降解去除藍藻，并從藍藻中回 收電能的新方法，屬于廢棄物生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景21世紀全球面臨的難題之一是如何解決能源的短缺。以石油為例，據(jù)世界 三大石油公司?？松?美孚、BP和英荷殼牌2003年的年報預(yù)測，按照目前已探明 的世界石油儲量和開采速度，全球石油的平穩(wěn)供應(yīng)只能維持40.6年。盡管各界對 石油枯竭的預(yù)測數(shù)字一直存有爭議，但全球石油資源正在日趨枯竭是不爭的事 實。微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell, MFC)是從城市污水或有機固體廢棄物 中回收能源的重要手段之一。2007年5月，太湖流域大規(guī)模暴發(fā)藍藻，如果可以 利用MFC處理這些藍藻并發(fā)電，那么，MFC的研究前景將更加光明，其應(yīng)用前 景也將更加廣闊。作為水體環(huán)境污染的副產(chǎn)物，藍藻的有機成分極為豐富，蛋白質(zhì)含量高達 38% 47%，同時含有大量多糖及多種氨基酸和維生素，完全可作為提取生物質(zhì) 能的原料。據(jù)統(tǒng)計，2007年太湖藍藻暴發(fā)期間，每天有1000多噸藍藻水從太湖 水體中打撈上岸，持續(xù)近一個月，這些藍藻水如不妥善處理，容易通過滲漏和 徑流重新回到太湖水域造成二次污染，因此，如何處置日益增多的藍藻成了重 要而緊迫的現(xiàn)實問題。近年來有關(guān)藍藻處置的研究始終是圍繞其資源化利用展開的。從最初的肥 化、飼料化、沼化，到微型綠藻制取氫氣得到新型能源以及2007年11月7日 香山藻類學(xué)前沿會議還提出將藍藻作為玉米、土豆的替代物提取有機碳糖，作 為發(fā)酵的碳源提取生物柴油的研究課題，藍藻資源化利用技術(shù)越來越走向高端。 然而，多年研究表明，上述技術(shù)始終無法擺脫原料不穩(wěn)定、脫毒成本高、脫水 耗能大等障礙，剛剛開始小心翼翼地走出實驗室，產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；b遙無期。針對目前太湖流域大量藍藻需銷納的狀況，通過沉積型MFC反應(yīng)器的構(gòu)建， 建立從藍藻中回收電能同時實現(xiàn)減量化、無害化的無介體、沉積型MFC技術(shù)， 不僅可以豐富和充實沉積型MFC的內(nèi)涵，也是對現(xiàn)有藍藻資源化技術(shù)的很好補 充，具有重要的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用前景。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種利用藍藻產(chǎn)電即實現(xiàn)藍藻資源化的新方法，從而 在藍藻減量化、無害化的同時，產(chǎn)生寶貴的能源。該方法具有藍藻無需預(yù)先脫毒、無需預(yù)先脫水、具有多種功用、反應(yīng)條件溫和、過程環(huán)保、操作簡便等特 點。本發(fā)明的技術(shù)方案 一種實現(xiàn)藍藻資源化的方法，在沉積型微生物燃料電 池反應(yīng)器中，接種馴化培養(yǎng)的厭氧顆粒污泥，石墨盤片為電極，磷酸鹽緩沖液 為陰極水，利用厭氧顆粒污泥中產(chǎn)電菌降解去除藍藻或葡萄糖，同時產(chǎn)生電能， 所述的方法工藝條件為藍藻含水率為81%，藍藻VS為70。/。，藍藻投加量為50 150g/L，葡萄糖 投加量為0 3 g/L，接種污泥濕體積為反應(yīng)器體積的50% 60%，陰極水為pH7 的磷酸鹽緩沖液，磷酸鹽緩沖液體積用量為藍藻水體積和污泥體積之和，石墨 盤片為電極，外接電阻為IOOO Q，運行溫度25士5"C。沉積型MFC從藍藻等有機物分子剝?nèi)‰娮?即微生物呼吸作用產(chǎn)生的電子) 并將其通過預(yù)定途徑(電極)傳遞到氧，將原本用于氧化磷酸化生物合成三磷酸酰 苷ATP的能量轉(zhuǎn)化為電，即在圓形沉積型MFC反應(yīng)器中，裝入一定體積具有產(chǎn) 電活性的厭氧濕污泥顆粒，以藍藻水或其與葡萄糖的混合液為反應(yīng)器進水，接 種污泥中的產(chǎn)電菌在降解去除藍藻或有機物的同時，可產(chǎn)生電能。本發(fā)明方法尤其適用于藍藻投加量不超過150g/L，或葡萄糖投加量不高 于3 g/L的廢水或廢棄生物質(zhì)的沉積型MFC的產(chǎn)電。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明以馴化的厭氧顆粒污泥為接種污泥，以石墨盤 片為電極，以磷酸鹽緩沖液為陰極水，利用沉積型MFC處理藍藻，在降解去除 藍藻或有機物的同時產(chǎn)生電能。本發(fā)明的關(guān)鍵點是通過沉積型MFC處理，在實 現(xiàn)藍藻減量化、無害化的同時，產(chǎn)生寶貴的電能，理論依據(jù)充分，可較好的實 現(xiàn)藍藻的資源化，是從藍藻中回收能量的最有效、直接的手段之一，藍藻處理 沉積型MFC的最大產(chǎn)電效率為3.25 5.72mW/m2，穩(wěn)定時的產(chǎn)電效率為1.58 2.70 mW/m2， 1112為電極的面積。本發(fā)明方法操作簡便、穩(wěn)定、高效，且可產(chǎn)生 寶貴的電能，具有重要的研究和實踐價值。
具體實施方式
實施例1沉積型微生物燃料電池反應(yīng)器MFC體積約為2.5-3L,接種污泥為經(jīng)馴化培 養(yǎng)的厭氧顆粒污泥。反應(yīng)器進水為藍藻水，具體條件如下電極為石墨盤片， 外接電阻為1000 Q，接種污泥的濕體積為50%，藍藻投加量為100 g/L，藍藻 含水率為81%，藍藻VS為70%，陰極水為pH 7的磷酸鹽緩沖液800 mL，運行 溫度25士5'C。運行至MFC穩(wěn)定后，萬用表讀取電壓值并計算產(chǎn)電效率。在相同 的測定方法下，產(chǎn)電效率最大值為5.72mW/m2，穩(wěn)定值為1.77 mW/m2。接種污泥馴化方法污泥放入微生物燃料電池反應(yīng)器后進行序批式運行， 一天換一次水，運行條件如下葡萄糖或乙酸鈉濃度為3.0g/L， NH4Cl濃度為80mg/L， NaHC(V濃度為2.5 g/L， KH2P(V濃度為300 mg/L， pH值6.5 7.0，運行溫度為35 °C,運行時間為l個月左右，即為經(jīng)馴化培養(yǎng)的厭氧顆粒污泥。 實施例2沉積型微生物燃料電池反應(yīng)器MFC體積約為2.5-3L,接種污泥為經(jīng)馴化培 養(yǎng)的厭氧顆粒污泥。反應(yīng)器進水為藍藻水，具體條件如下電極為石墨盤片，外接電阻為IOOO Q，接種污泥的濕體積為50%，藍藻投加量為150 g/L， 藍藻含水率為81%，藍藻VS為70%，陰極水為pH 7的磷酸鹽緩沖液800 mL， 運行溫度25士5'C。運行至MFC穩(wěn)定后，萬用表讀取電壓值并計算產(chǎn)電效率。在 相同的測定方法下，產(chǎn)電效率最大值為3.25mW/m2，穩(wěn)定值為1.58 mW/m2。實施例3沉積型微生物燃料電池反應(yīng)器MFC體積約為2.5-3L，接種污泥為經(jīng)馴化培 養(yǎng)的厭氧顆粒污泥。反應(yīng)器進水為藍藻與葡萄糖混合液，具體條件如下電極 為外徑80 mm的石墨盤片，外接電阻為IOOO Q，接種污泥的濕體積為60%， 藍藻投加量為50g/L,藍藻含水率為81%，藍藻VS為70。/。，葡萄糖投加量為3 g/L，陰極水為pH 7的磷酸鹽緩沖液800 mL，運行溫度25士5i:。運行至MFC 穩(wěn)定后，萬用表讀取電壓值并計算產(chǎn)電效率。在相同的測定方法下，產(chǎn)電效率 最大值為4.21 mW/m2，穩(wěn)定值為2.70 mW/m2。權(quán)利要求
1、一種實現(xiàn)藍藻資源化的方法，其特征是在沉積型微生物燃料電池反應(yīng)器中，接種馴化培養(yǎng)的厭氧顆粒污泥，石墨盤片為電極，磷酸鹽緩沖液為陰極水，利用厭氧顆粒污泥中產(chǎn)電菌降解去除藍藻或葡萄糖，同時產(chǎn)生電能，所述的方法工藝條件為藍藻含水率為81％，藍藻VS為70％，藍藻投加量為50～150g/L，葡萄糖投加量為0～3g/L，接種污泥濕體積為反應(yīng)器體積的50％～60％，陰極水為pH 7的磷酸鹽緩沖液，磷酸鹽緩沖液體積用量為藍藻水體積和污泥體積之和，石墨盤片為電極，外接電阻為1000Ω，運行溫度25±5℃。
全文摘要
一種實現(xiàn)藍藻資源化的方法，屬于廢棄物生物處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用藍藻水或其與葡萄糖的混合液為沉積型微生物燃料電池MFC反應(yīng)器的進水，以馴化培養(yǎng)的厭氧顆粒污泥為接種污泥，以石墨盤片為電極，以pH7磷酸鹽緩沖液為陰極水，通過污泥中的產(chǎn)電菌降解去除藍藻或污染物質(zhì)的同時，產(chǎn)生電能，從而實現(xiàn)藍藻的減量化、無害化和資源化。本發(fā)明方法不僅操作簡便、穩(wěn)定、高效，且可產(chǎn)生寶貴的電能，具有重要的研究和實踐價值。
文檔編號H01M8/16GK101330156SQ200810023019
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者華兆哲, 堵國成, 李秀芬, 堅 陳, 輝 陳 申請人:江南大學(xué)