[01386635]利用畜禽养殖废水和市政污水的微藻生物能源系统开发

课题来源：江西省对外科技合作项目“利用畜禽养殖废水和市政污水的微藻生物能源系统开发”（2010EHB03200）。 课题背景、研究意义：国际油价的居高不下、产油国局势动荡、中国石油进口依存度已经超过50%,能源安全形势严峻。以煤为主体燃料带来的生态灾难以及化石燃料的日益枯竭都迫使我国必须加快开发新能源。 由于藻类具有不占用耕地和生长快速等特点,当前国际上都把微藻生物能源作为最后解决交通能源供应问题的途径。但环境条件改变容易对微藻生物总量及其有效物质积累产生极大影响,所以迄今为止藻类生物柴油的生产成本仍然比石化柴油高出1倍以上。为此以美国为主要代表的发达国家仍继续投入大量资金开展相关的技术研究。 近年来,随着我国城市化和工业化程度不断提高,市政废水排放量在不断增大,市政废水已成为最重要的水环境污染源之一。而市政废水是城市居民生活废水、工业废水等的混合污水,含有大量藻类生长所需的氮、磷以及其它可被藻类利用的营养物质,市政废水的处理成本十分昂贵且在技术上面临许多挑战,因此若能将市政废水处理与能源微藻的规模化培养结合起来既可以节约能源微藻规模化培养的肥料成本,而且还能创造处理污水的额外经济效益和环境效益。 随着集约化畜禽养殖业的迅速发展,生猪养殖的粪尿等劣质生物质的治理引入沼气工程—沼液的稻田灌溉—果园灌溉等,但是由于传统农业生态对沼液的消纳能力有限,沼液对水体的污染问题仍然没有得到根本性的解决,成为鄱阳湖新的点源污染威胁。因此,畜禽养殖与微藻养殖的结合可实现污染治理和资源利用相结合,以“沼气技术”为纽带形成“养猪业粪尿深度治理与能源微藻规模化低成本养殖藕联”的良性循环生态经济体系,为养殖场可持续发展及环境保护提供保障。 江西地处亚热带,光温资源丰富,水面广阔,在发展藻类生物能源方面具有得天独厚的优势。本项目采用目前微藻生物能源领域最为前沿的技术路线,将市政污水、大型养猪场的有机废水用作微藻的培养料,使污水体中的氮、磷等营养元素被资源化利用的同时,净化污水,降低微藻生产成本并额外获得环境治理效益,实现废弃物资源化利用,环境治理成本降低,生物质能源低成本高效发展。 在国家大力提倡节能减排和发展低碳经济的形势下,做好和美国等先进国家在藻类生物能源领域的合作,对于加快江西省鄱阳湖生态经济圈建设,实现江西生态能源大省具有重要意义。 成果介绍：该成果采用目前微藻生物能源领域最为前沿的技术路线,将市政污水、大型养猪场的有机废水用作微藻的培养料,使污水体中的氮、磷等营养元素被资源化利用的同时,净化污水,降低微藻生产成本并额外获得环境治理效益,实现废弃物资源化利用,环境治理成本降低,生物质能源低成本高效发展。该成果根据南昌市市政污水微藻的种群分布情况,发现优势嗜污藻种—小球藻（Chlorella vulgaris）。开发了微藻藻油微波裂解制备高热值燃油关键技术和生物柴油管式反应技术及高效中型层式光生物反应器,优化了系统控制参数。设计了一个完整闭合的利用畜禽养殖废水和市政污水的微藻生物能源生态系统。成果成功应用于江西银河杜仲开发有限公司、南昌昌明环能科技有限公司,建立了沼液养殖能源微藻示范工程,构建了沼液生物净化达标排放和微藻生物质收获、加工利用的技术体系,应用前景广阔。 该成果可以扩展到市政污水、规模化畜禽养殖业畜禽粪尿、食品工业固液废弃物的资源化利用和高效生物治理,所构建的“能源微藻规模化养殖与畜禽养殖沼液生物净化藕联增效系统”,在实现新能源开发的同时,大大降低了治污的时间成本、资金成本、人力成本,其经济效益非常明显。项目成果还可以进一步延伸畜禽养殖业的产业链条,实现与有机农业、生物能源产业的对接,扩大农业人口的就业机会,促进社会和谐进步。项目成果的应用可以促进规模化养殖企业走绿色发展道路,促进生态文明。