本發(fā)明涉及一種化工產(chǎn)品制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用藻類處理含有重金屬離子廢水與藻類制備生物質(zhì)燃料的耦合方法。

背景技術(shù)：

利用藻類處理廢水是近年來(lái)興起的一種廢水的綠色處理方法，特別是含有重金屬離子的電鍍廢水，部分藻類可以吸附其中的重金屬離子，并將其還原為金屬單質(zhì)顆粒，最終，這些細(xì)小的金屬單質(zhì)顆粒被吸附在藻類表面或“吞入”藻類細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)此過(guò)程，含有重金屬離子的廢水的毒性大幅減弱。然而，該過(guò)程中使用的藻類在完成廢水處理后，缺乏經(jīng)濟(jì)價(jià)值，一般被直接焚燒或棄置。

生物質(zhì)燃料是近年來(lái)興起的以生物質(zhì)為原料，經(jīng)一些列復(fù)雜的化學(xué)和物理變化生產(chǎn)出燃料油或燃料氣的統(tǒng)稱。同樣有研究者嘗試?yán)迷孱惿a(chǎn)生物質(zhì)燃料，但獲得的燃料由于含氧量和含氮量過(guò)高，存在熱值低、氮排放超標(biāo)等問(wèn)題，難以與化石燃料媲美。如何由生物質(zhì)制備出含氧量和含氮量少的燃料是一個(gè)迫切需要解決的技術(shù)難題，近年來(lái)，有研究者嘗試?yán)媒饘俜勰┳鳛榇呋瘎尤氲皆孱愔苽渖镔|(zhì)燃料的反應(yīng)中以降低其產(chǎn)物的氧、氮含量，但這類金屬粉末催化劑制造成本昂貴，大幅提高了生物燃料的制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利的目的：在于提出一種將藻類處理含有重金屬離子廢水工藝與藻類制備生物質(zhì)燃料工藝耦合的方法，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)處理了重金屬離子廢水后的藻類的利用，又降低了藻類制備得到的生物質(zhì)燃料的含氧量和含氮量，并無(wú)需外加金屬粉末催化劑。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明專利之目的，擬采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的用藻類處理含有重金屬離子廢水與藻類制備生物質(zhì)燃料的耦合方法；其特征是步驟如下：

1)將廢水通入藻池中，藻類通過(guò)生物吸附和生物吸收去除重金屬，藻類的細(xì)胞壁含有多糖和蛋白質(zhì)與重金屬結(jié)合；

2)廢水處理完成后，通過(guò)打撈過(guò)濾的方法收集使用的藻類；對(duì)收集到的富集了重金屬的藻類進(jìn)行曬干處理；

3)將經(jīng)過(guò)曬干處理的藻類置于真空的反應(yīng)器中進(jìn)行干餾，加熱到400～600℃，而后自然冷卻至室溫，熱解生成的氣體產(chǎn)物通過(guò)冷凝裝置冷卻，收集得到的液體產(chǎn)物，不凝性氣體通過(guò)排氣管排除；液體產(chǎn)物通過(guò)離心分離后，得到水相產(chǎn)物和生物油；氣體為燃料氣產(chǎn)品，液體為燃料油；

4)反應(yīng)器內(nèi)剩余的為碳化的藻類殘?jiān)c高溫下發(fā)生團(tuán)聚的重金屬顆粒，將反應(yīng)物殘?jiān)占㈧褵?，得到金屬粉末?/p>

優(yōu)選條件如下：

藻類為藍(lán)藻、綠藻、紅藻、或褐藻。

重金屬離子為Pb²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Ag²⁺、Zn²⁺或Au²⁺。

反應(yīng)器內(nèi)升溫速率是20℃/分鐘。

達(dá)到設(shè)定溫度400～600℃后恒溫反應(yīng)1h后，自然冷卻至室溫。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的特點(diǎn)：由于將藻類用于廢水處理的工藝與藻類用于生物質(zhì)燃料制備工藝耦合，既實(shí)現(xiàn)了廢水處理工藝末端的藻類的資源化利用，又提高了藻類制備生物質(zhì)燃料工藝的效益，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了廢水中重金屬的回收，顯著提高了兩套流程總體的資源利用效率。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此。

實(shí)施例1：

將鍍鉻廢水(含Cr³⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Cu²⁺)通入螺旋藻藻池中，螺旋藻通過(guò)生物吸附和生物吸收去除重金屬；1h小時(shí)廢水處理完成后，通過(guò)打撈過(guò)濾的方法收集螺旋藻；對(duì)收集到的富集了重金屬的藻類進(jìn)行曬干處理；將干燥備用的螺旋藻放入管式熱解爐內(nèi)，使用惰性氣體作為載氣，升溫速率是20℃/分鐘。當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度600℃后，恒溫反應(yīng)1h。熱解反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，關(guān)閉載氣源。熱解生成的氣體產(chǎn)物通過(guò)冷凝裝置冷卻，收集得到的液體產(chǎn)物，不凝性氣體通過(guò)排氣管排除。液體產(chǎn)物通過(guò)離心分離后，得到水相產(chǎn)物和生物油。氣體產(chǎn)物主要成分為低碳烴類，經(jīng)液氮深度冷凝后灌注進(jìn)儲(chǔ)氣鋼瓶；液體產(chǎn)物，主要成分為液態(tài)烴類，并含有少量含氮有機(jī)物，可用作燃料油，亦可經(jīng)進(jìn)一步的化工分離過(guò)程得到多種純凈的化工產(chǎn)品；殘留固體主要成分為碳化的藻類殘?jiān)c重金屬粉末，經(jīng)高溫煅燒后，碳化的藻類殘?jiān)趸癁槎趸細(xì)怏w，剩余固體為廢水中的重金屬，經(jīng)此過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了廢水處理中對(duì)重金屬的回收。

實(shí)施例2：

按實(shí)施例1的方法得到附有重金屬的螺旋藻并熱解制備生物油，不同的是，在反應(yīng)器內(nèi)的溫度為400℃。

實(shí)施例3：

按實(shí)施例1的方法得到附有重金屬的螺旋藻并熱解制備生物油，不同的是，在反應(yīng)器內(nèi)的溫度為500℃。

實(shí)施例4：

將電鍍廠廢水(含Cu³⁺、Cd²⁺、Zn²⁺)通入小球藻藻池中，小球藻通過(guò)生物吸附和生物吸收去除重金屬；1h小時(shí)廢水處理完成后，通過(guò)打撈過(guò)濾的方法收集小球藻；對(duì)收集到的富集了重金屬的藻類進(jìn)行曬干處理；將干燥備用的小球藻放入管式熱解爐內(nèi)，使用惰性氣體作為載氣，升溫速率是20℃/分鐘。當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度600℃后，恒溫反應(yīng)1h。熱解反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，關(guān)閉載氣源。熱解生成的氣體產(chǎn)物通過(guò)冷凝裝置冷卻，收集得到的液體產(chǎn)物，不凝性氣體通過(guò)排氣管排除。液體產(chǎn)物通過(guò)離心分離后，得到水相產(chǎn)物和生物油。氣體產(chǎn)物主要成分為低碳烴類，經(jīng)液氮深度冷凝后灌注進(jìn)儲(chǔ)氣鋼瓶；液體產(chǎn)物，主要成分為液態(tài)烴類，并含有少量含氮有機(jī)物，可用作燃料油，亦可經(jīng)進(jìn)一步的化工分離過(guò)程得到多種純凈的化工產(chǎn)品；殘留固體主要成分為碳化的藻類殘?jiān)c重金屬粉末，經(jīng)高溫煅燒后，碳化的藻類殘?jiān)趸癁槎趸細(xì)怏w，剩余固體為廢水中的重金屬，經(jīng)此過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了廢水處理中對(duì)重金屬的回收。

實(shí)施例5：

按實(shí)施例4的方法得到附有重金屬的小球藻并熱解制備生物油，不同的是，在反應(yīng)器內(nèi)的溫度為400℃。

實(shí)施例6：

按實(shí)施例4的方法得到附有重金屬的小球藻并熱解制備生物油，不同的是，在反應(yīng)器內(nèi)的溫度為500℃。

實(shí)施例7：

將燈飾廠電鍍廢水(含Au³⁺、Ag²⁺、Cu²⁺)通入褐藻藻池中，褐藻通過(guò)生物吸附和生物吸收去除重金屬；1h小時(shí)廢水處理完成后，通過(guò)打撈過(guò)濾的方法收集褐藻；對(duì)收集到的富集了重金屬的藻類進(jìn)行曬干處理；將干燥備用的褐藻放入管式熱解爐內(nèi)，使用惰性氣體作為載氣，升溫速率是20℃/分鐘。當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度600℃后，恒溫反應(yīng)1h。熱解反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，關(guān)閉載氣源。熱解生成的氣體產(chǎn)物通過(guò)冷凝裝置冷卻，收集得到的液體產(chǎn)物，不凝性氣體通過(guò)排氣管排除。液體產(chǎn)物通過(guò)離心分離后，得到水相產(chǎn)物和生物油。氣體產(chǎn)物主要成分為低碳烴類，經(jīng)液氮深度冷凝后灌注進(jìn)儲(chǔ)氣鋼瓶；液體產(chǎn)物，主要成分為液態(tài)烴類，并含有少量含氮有機(jī)物，可用作燃料油，亦可經(jīng)進(jìn)一步的化工分離過(guò)程得到多種純凈的化工產(chǎn)品；殘留固體主要成分為碳化的藻類殘?jiān)c重金屬粉末，經(jīng)高溫煅燒后，碳化的藻類殘?jiān)趸癁槎趸細(xì)怏w，剩余固體為廢水中的重金屬，經(jīng)此過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了廢水處理中對(duì)重金屬的回收。

實(shí)施例8：

按實(shí)施例7的方法得到附有重金屬的褐藻并熱解制備生物油，不同的是，在反應(yīng)器內(nèi)的溫度為400℃。

實(shí)施例9：

按實(shí)施例7的方法得到附有重金屬的褐藻并熱解制備生物油，不同的是，在反應(yīng)器內(nèi)的溫度為500℃。