含糖废水活性污泥制备生物柴油的方法探究_孙趣

第35卷第3期2015年3月环境科学学报Acta Scientiae CircumstantiaeVol．35，No．3Mar．，2015基金项目：国家自然科学基金青年基金（No．51208038）；国家自然科学基金面上项目（No．51478042）Supported by the National Natural Science Foundation of China （No．51208038，51478042）作者简介：孙趣（1992—），男，E-mail ：sunquhuanjing@126．com ；*通讯作者（责任作者），E-mail ：liaj@bnu．edu．cn Biography ：SUN Qu （1992—），male ，E-mail ：sunquhuanjing@126．com ；*Corresponding author ，E-mail ：liaj@bnu．edu．cnDOI ：10．13671/j．hjkxxb．2014．0830孙趣，李安婕，李美茜，等．2015．含糖废水活性污泥制备生物柴油的方法探究［J ］．环境科学学报，35（3）：819-825Sun Q ，Li A J ，Li M X ，et al ．2015．Advantageous production of biodiesel from activated sludge fed with glucose-based wastewater ［J ］．Acta Scientiae Circumstantiae ，35（3）：819-825含糖废水活性污泥制备生物柴油的方法探究孙趣，李安婕*，李美茜，侯保连，时文晓北京师范大学环境学院，水沙科学教育部重点实验室，水环境模拟国家重点实验室，北京100875收稿日期：2014-05-15修回日期：2014-07-01录用日期：2014-07-15摘要：本研究以处理葡萄糖废水的活性污泥为研究对象，考察了细胞破壁方法、油脂萃取溶剂及甲酯化方案对制备生物柴油的影响，并提出适用于活性污泥制备生物柴油的方法，以期为实现剩余污泥资源化、降低生物柴油生产成本提供技术支持．实验采用了盐酸加热、盐酸加热－超声、超声及液氮冷冻4种细胞破壁方法，选用二氯甲烷-甲醇和正己烷-甲醇-丙酮两种油脂萃取溶剂组合，使用油脂萃取-甲酯化（两步法）和原位甲酯化（一步法）两种方案，以降解含糖废水的活性污泥为原料，制取生物柴油．研究结果表明，盐酸加热破壁配合二氯甲烷-甲醇提取油脂的两步法获得的生物柴油产量最高，每克污泥（干重）的生物柴油产量达（60．4ʃ3．5）mg ·g －1．超声破壁一步法虽产量偏低（（45．5ʃ3．2）mg ·g －1，以SS 计），但步骤相对简单，化学试剂用量少．通过GC-MS 分析发现，不同甲酯化方案所制备的脂肪酸甲酯（FAMEs ）在组分上差别不大，除了含有月桂酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、棕榈油酸甲酯、棕榈酸甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯，还含有5种带甲基支链的脂肪酸甲酯及两种单不饱和脂肪酸甲酯，这可能对改善生物柴油的低温流动性有一定的帮助．关键词：生物柴油；剩余污泥；微生物油脂；含糖废水文章编号：0253-2468（2015）03-819-07中图分类号：X705文献标识码：AAdvantageous production of biodiesel from activated sludge fed with glucose-based wastewaterSUN Qu ，LI Anjie *，LI Meixi ，HOU Baolian ，SHI WenxiaoKey Laboratory of Water and Sediment Sciences of Ministry of Education /State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control ，School of Environment ，Beijing Normal University ，Beijing 100875Ｒeceived 15May 2014received in revised form 1July 2014；accepted 15July 2014Abstract ：In order to reutilize excess sludge and decrease the cost of lipid feedstocks ，this study investigated the production of biodiesel from activated sludge fed with glucose-based synthetic wastewater．Four methods of cell-disruption were employed ，including heating with hydrochloric acid ，heating with hydrochloric acid followed by ultrasound ，ultrasound and frozen in liquid nitrogen．Two mixed solvents were utilized ，i．e．dichloromethane-methanol and hexane-methanol-acetone．Two transesterification strategies were adopted ，the two-step method with lipid extraction followed by transesterification and the one-step method of in situ transesterification．Different biodiesel production approaches were tested to determine the one with the highest biodiesel gravimetric yield and the most fatty acid methyl esters （FAMEs ）components．The research findings suggested that the highest gravimetric yield （（60．4ʃ3．5）mg ·g －1SS ）could be obtained by using the two-step transesterification strategy based on cell-disruption heating with hydrochloric acid and lipid extraction by dichloromethane-methanol solvent．Although the gravimetric yield of one-step transesterification strategy based on cell-disruption by ultrasound was only （45．5ʃ3．2）mg ·g －1SS ，the procedures were simpler and chemical dosage were less used than the two-step approach．GC-MS analysis of FAMEs revealed that the FAMEs components of two different transesterification strategies were similar．The activated sludge produced not only methyl esters of lauric acid ，tetradecanoic acid ，palmitoleic acid ，palmatic acid ，oleic acid and stearic acid ，but also five methyl branched FAMEs and two monounsaturated FAMEs which possibly improve the low-temperature fluidity of biodiesel．Keywords ：biodiesel ；excess sludge ；microbial oil ；glucose-based wastewater环境科学学报35卷1引言（Introduction）生物柴油，即脂肪酸甲酯（Fatty Acid Methyl Esters，FAMEs）具备可再生性、环境友好性（比化石燃料更清洁）及可用于柴油发动机的兼容性等特点，因而极具应用前景．但目前用于生物柴油生产的油脂原料成本较高，一般可占到成本的70% 85%（Haas et al．，2005），因此，开发并利用成本低廉且易于大规模获得的油脂原料就显得尤为重要．目前，相关研究中提到的替代油料主要包括：非食用作物（Foidl et al．，1996）、动物脂肪（Lee et al．，2002）、地沟油（Kulkarni et al．，2006）、微生物油脂（Kamat et al．，2013）和活性污泥（Mondala et al．，2009）．研究表明，污水处理厂废水处理过程中会产生大量的剩余污泥，这些污泥的处理处置成本占到废水处理成本的50% 60%（Spinosa et al．，2011）．且当前的剩余污泥处理处置方式主要是焚烧和填埋，这会造成环境污染和土地资源浪费等问题．利用活性污泥作为油料生产制备生物柴油，具有环境友好、成本低廉和原料丰富易得等特点，有着不可忽视的巨大应用潜力（Dufreche et al．，2007；Mondala et al．，2009；Zhang et al．，2013）．然而，当前利用活性污泥生产制备生物柴油尚处于研究阶段．利用活性污泥制备生物柴油的方案主要有两种：①直接甲酯化（一步法）；②先将活性污泥预处理，提取得到油脂后再进行甲酯化（两步法）．Mondala等（2009）的研究表明，在75ħ使用体积分数5%的硫酸甲醇溶液与干污泥在质量比为12ʒ1的条件下，利用一步法可得到最高的生物柴油产量；而Pastore等（2013）则指出，利用两步法制备生物柴油，其产量高于一步法．此外，不同研究在提取油脂过程中采用的细胞破壁方法、油脂萃取溶剂也不尽相同．目前采用的破壁方法主要有菌株自溶法、超声破碎法、高压均浆破碎法、化学破碎法、微波破碎法、冻融法等（王敏，2009）．而提取溶剂则决定了提取过程的时间、提取物量的大小和种类．Bligh等（1959）提出利用体积比为2ʒ1的氯仿-甲醇提取动物组织中的油脂，发现提取效果极佳，因此，至今仍被用于活性污泥油脂提取（Ｒevellame et al．，2012）．Dufreche等（2007）则利用体积比为3ʒ1ʒ1的正己烷-甲醇-丙酮提取活性污泥中的油脂，也取得了较好的效果．活性污泥是由细菌、真菌、原生动物等组成的混合菌群，针对混合菌群采用哪种破壁方法及油脂萃取溶剂最有效还有待研究．因此，本研究采用4种破壁方法、两种油脂萃取溶剂组合及两种甲酯化方案，分别对活性污泥进行生物柴油制备，考察其对活性污泥制备生物柴油产量及脂肪酸甲酯组分的影响，最终提出适合用于活性污泥制备生物柴油的方法．2材料与方法（Materials and methods）2．1实验装置和SBＲ运行实验装置采用SBＲ运行模式的有机玻璃柱（直径6cm，高100cm），有效工作体积为2．4L．接种污泥取自北京肖家河污水处理厂，反应器初始污泥浓度（MLSS）为3000mg·L－1．反应器运行周期为72 h，每个周期包含40min污泥沉降、10min上清液排出和10min进水过程，曝气时间为71h，曝气方式采用鼓风曝气，供气流量为2．0L·min－1．人工配制含糖废水培养活性污泥，含糖废水中以葡萄糖和氯化铵分别作为碳源和氮源，COD值为3000mg·L－1，碳氮比为100ʒ5，其他营养物质包括：KH2PO46．6 mg·L－1，Na2HPO420．1mg·L－1，以及少量微量元素．运行期间加入适量NaHCO3溶液作为缓冲液，保持反应器pH在7．0 8．0，反应器在室温下运行，水温保持在20 22ħ，污泥主要相关参数详见表1．实验活性污泥样品全部取于反应器运行约60h时．表1活性污泥特征Table1Characteristics of activated sludgeVSS/SS SV5SV30SVI/（mL·g－1）平均粒径/μm含水率0．65647%35%22．55101．093．7%2．2活性污泥破壁方法为避免常规预处理步骤中污泥干燥的成本和时间，将活性污泥在5000r·min－1条件下离心5 min，得到脱水的活性污泥（TSS约为12%），作为生物柴油生产原材料．称取一定量脱水污泥于105ħ烘干，换算成干重．污泥样品使用不同的方法进行细胞破碎，包括盐酸加热法、盐酸加热超声法、超声法和液氮法（表2）．其中，盐酸加热法和盐酸加热超0283期孙趣等：含糖废水活性污泥制备生物柴油的方法探究声法参考王敏（2009）对粘红酵母油脂研究中的酸热法和酸热耦合超声法，并对水浴及超声时间进行了优化．对活性污泥进行超声会产生一定热量，使得温度提高．有研究表明，在不控温的情况下细胞破碎效果更好（Sheng et al．，2012），因此，本实验没有进行温度控制．所有实验保证3个平行样品．表2污泥细胞壁破碎处理的操作方法和条件Table2Operations and conditions of cell-wall broken方法操作方法和条件盐酸加热法加入10mL4mol·L－1盐酸，涡旋混匀2min，静置10min，95ħ水浴加热10min，－20ħ冷却盐酸加热超声法在盐酸加热法后，进行15min200W的超声处理超声法（Sheng et al．，2012）功率1000W，4s运行，4s暂停，总共5min，最终温度52ħ液氮法（薛飞燕，2010）常压－196ħ下冷冻24h，95ħ水浴加热解冻2．3制备生物柴油两步法将1g经破壁处理的脱水污泥，与22．5mL体积比为2ʒ1的二氯甲烷-甲醇溶液或25mL体积比为3ʒ1ʒ1的正己烷-甲醇-丙酮溶液混合，混合液于室温下150r·min－1振摇30min，然后5000r·min－1离心15min．取二氯甲烷层或正己烷层置于50ħ的水浴锅加热至恒重，采用重量法测定脂类提取物总量．然后向提取物中加入5mL甲醇和0．25mL浓硫酸，75ħ恒温水浴1．5h．加入5mL饱和的NaCl溶液，并用15mL正己烷萃取3次，加入5mL质量体积比为20g·L－1的碳酸氢钠中和酸性及适量无水硫酸钠脱水，取正己烷层在80ħ条件下蒸干，得到黄色透明粘稠液体，即为FAMEs，采用重量法进行总量测定，然后对其进行GC-MS组分分析．2．4制备生物柴油一步法向经破壁处理的4g脱水污泥中加入30mL甲醇和1．5mL浓硫酸，75ħ恒温水浴7h使反应完全．加入5mL饱和NaCl溶液，用30mL正己烷萃取3次，加入10mL20g·L－1的碳酸氢钠中和酸性及适量无水硫酸钠脱水，取正己烷层在80ħ条件下蒸干，采用重量法进行FAMEs总量测定，然后对其进行GC-MS组分分析．一步法中的普通法，即不采取任何破壁手段，直接进行甲酯化处理．2．5FAMEs组分分析所有FAMEs样品于－20ħ冷冻保存．将样品用适量正己烷溶解，0．45μm PTFE膜过滤，利用配有质谱仪的Varian4000气相色谱仪进行分析．色谱条件：色谱柱为30mˑ0．250mmˑ0．25μm Agilent J＆W DB-5MS UI毛细管柱，升温程序设定为以10ħ·min－1从70ħ提高到130ħ，以4ħ·min－1从130ħ提高到200ħ，以3ħ·min－1从200ħ升至220ħ，最后以5ħ·min－1从220ħ升至270ħ，并保持2min，进样口温度设定为270ħ，载气为高纯氮气，柱流量为1mL·min－1，分流比为20ʒ1．质谱条件：电离方式为电子轰击，电子能量为70eV，离子源温度200ħ，倍增器电压2000V，扫描范围50 400amu．利用14种C8 C24的FAME混标（18918-1AMP，Sigma-Aldrich，美国）对具体组分进行定性分析．3结果与讨论（Ｒesults and discussion）3．1破壁方法对两步法制备生物柴油的影响由于细菌积累的油脂主要集中于胞内，因此，破坏细胞壁是一个关键的步骤．本实验分别采用盐酸加热法、盐酸加热超声法、超声法和液氮法对活性污泥进行破壁处理，然后进行油脂提取和甲酯化反应．两步法脂类提取物产量如图1a所示，以二氯甲烷-甲醇为油脂提取溶剂时，4种破壁方法中，盐酸加热法和盐酸加热超声法每克干泥所得脂类提取物质量最多，产量分别为（117．3ʃ1．8）、（107．2ʃ1.1）mg·g－1，效果最佳．超声法效果较差，脂类提取物产量为（57．6ʃ3．7）mg·g－1，约为上述两种方法所得量的50%．液氮法效果最差，脂类提取物产量为（29.4ʃ3．2）mg·g－1，与其他方法差距明显．以正己烷-甲醇-丙酮为油脂提取溶剂时，盐酸加热法、盐酸加热超声法和超声法的效果差别不大，脂类提取物产量分别为（53．2ʃ2．0）、（48．5ʃ3．1）、（47．1ʃ4．0）mg·g－1．液氮法的效果依然最差，脂类提取物产量仅为（23．3ʃ1．8）mg·g－1．结果表明，盐酸加热超声法中超声的效果并不明显，此方法中超声功率为200W，主要用来促进盐酸破壁和油脂溶解，与超声法1000W的目的不同．盐酸加热法主要利用盐酸对细胞壁中糖及蛋白质等成分的作用，使原来结构紧密的细胞壁变得松散，再经沸水浴及速冷处理，使细胞壁进一步被破坏，破碎效果好．超声法主要利用其对媒介产生的机械振动作用和空化作用达到细胞破碎的目的，但可能由于能量分布不均，功率不足等原因，破壁效果不如预期．液氮法对粘红酵母的破壁效果较好，但可能由于活性污泥具128环境科学学报35卷有菌胶团结构，冷冻破壁效果不明显．综上，在两步法的破壁阶段，盐酸加热法破壁效果最好，超声法其次，液氮法最差．图1两步法不同破壁方法每克干泥对应脂类提取物质量（a ）及FAMEs 质量（b ）Fig．1Lipid and FAMEs per gram dry sludge by different cell-wall broken ways in two-step method甲酯化后所得FAMEs 产量如图1b 所示，可以看出，只有一部分脂类提取物被甲酯化，与其他文献（Dufreche et al．，2007；Mondala et al．，2009）结果类似，原因可能是提取物中含有其他不参与甲酯化的脂类物质．所得FAMEs 产量基本与脂类提取物产量成正比，其中，盐酸加热法（二氯甲烷提取：（60．4ʃ3．5）mg ·g －1，正己烷提取：（45．5ʃ3．2）mg ·g －1）与盐酸加热超声法（二氯甲烷提取：（53．2ʃ0.3）mg ·g －1，正己烷提取：（43．3ʃ4．1）mg ·g －1）有较明显的优势，超声法其次（二氯甲烷提取：（42．7ʃ2.5）mg ·g －1，正己烷提取：（38．2ʃ3．9）mg ·g －1），液氮法甲酯化后产量依然很低（二氯甲烷提取：（22．4ʃ4.4）mg ·g －1，正己烷提取：（27．3ʃ2．2）mg ·g －1）．通过GC-MS 分析，两步法所得FAMEs 产物组成成分如表3所示．盐酸加热法、盐酸加热超声法和超声法所得成分基本相同，共13种，其中，含量较高的包括12-甲基十四烷酸甲酯、14-甲基十五烷酸甲酯、棕榈油酸甲酯（C16ʒ1）、棕榈酸甲酯（C16ʒ0）和油酸甲酯（C18ʒ1）．超声法所得C18ʒ0和C16ʒ0两种脂肪酸甲酯含量较其他方法偏高，原因可能是高能量的超声波对油脂有一定的破坏作用，促进细菌细胞偏外侧的油脂生成游离脂肪酸从而提高了表3两步法脂肪酸甲酯成分Table 3Components of FAMEs in two-step method成分二氯甲烷盐酸加热法盐酸加热超声法超声法液氮法正己烷盐酸加热法盐酸加热超声法超声法液氮法月桂酸甲酯（C12ʒ0）++－－++－－12-甲基十三烷酸甲酯+++－+++－肉豆蔻酸甲酯（C14ʒ0）+++－+++－9-甲基十四烷酸甲酯+++++++－12-甲基十四烷酸甲酯++++++++十五烷酸甲酯+++－+++－14-甲基十五烷酸甲酯+++－+++－棕榈油酸甲酯（C16ʒ1）++++++++棕榈酸甲酯（C16ʒ0）++++++++14-甲基十六烷酸甲酯+++－+++－十七烷酸甲酯+++－+++－油酸甲酯（C18ʒ1）+++++++－硬脂酸甲酯（C18ʒ0）+++++++－注：+表示存在此种物质，－表示不存在此种物质．2283期孙趣等：含糖废水活性污泥制备生物柴油的方法探究FAMEs 的转化率．液氮法所得FAMEs 含量和种类都很少，表明该方法并不适用于活性污泥细胞壁破碎．在同类研究中所得生物柴油成分多集中于C16 C18，没有出现过带支链的FAMEs （Dufreche et al ．，2007；Mondala et al ．，2009；Ｒevellame et al ．，2012），而细菌脂肪酸（尤其是革兰氏阳性菌）的特点就是很少有双键但常被羟化或者含有支链（Sasser ，1990），当细菌处于低温环境时，细胞膜上的脂肪酸不饱和度会增加，从而增加其低温流动性．图2FAMEs 产量与脂类提取物产量比值Fig．2Ｒatio of FAMEs yield and lipid yield3．2油脂提取溶剂对两步法制备生物柴油的影响如图1a 所示，相比于正己烷-甲醇-丙酮，甲醇-二氯甲烷能够得到更多的脂类提取物，且甲酯化反应后可得到更多生物柴油．采用甲醇-二氯甲烷提取油脂，最高可获得（60．4ʃ3．5）mg ·g －1的FAMEs ，而采用正己烷-甲醇-丙酮溶剂，FAMEs 的最高产量为（45．5ʃ3．2）mg·g －1．FAMEs 产量与总脂类提取物的比值如图2所示，采用二氯甲烷提取，破壁方法为盐酸加热法和盐酸加热超声法的比值在0．5左右，超声法和液氮法的比值在0．75左右，而正己烷提取的方法比值均在0．8以上．结果表明，二氯甲烷提取到了更多无法被甲酯化的物质．有研究表明（Ｒevellame et al ．，2012），采用甲醇-二氯甲烷溶剂不仅从活性污泥中提取到用于生产FAMEs 的脂类物质，还能提取出其他高附加值产物，如聚羟基脂肪酸酯（PHAs ）．该物质是一种天然的高分子生物材料，具有良好的生物相容性能、生物可降解性和塑料的热加工性能，可作为生物医用材料和生物可降解包装材料，但目前其相对于传统塑料的高价格束缚了它的应用领域．在实际应用中，如果只是单纯制备FAMEs ，可以考虑采用正己烷-甲醇-丙酮油脂提取溶剂；如果采用甲醇-二氯甲烷油脂提取溶剂，不仅能保证FAMEs 的制备，还可能提取制备出多种高附加值产物．在FAMEs 成分上，两种溶剂组合没有明显差异（表3）．组分中都包括以下带甲基支链的脂肪酸甲酯：9-甲基十四烷酸甲酯、12-甲基十三烷酸甲酯、12-甲基十四烷酸甲酯、14-甲基十五烷酸甲酯、14-甲基十六烷酸甲酯；不饱和脂肪酸甲酯：棕榈油酸甲酯（C16ʒ1）和油酸甲酯（C18ʒ1）．只是在采用液氮冷冻破壁的情况下，相对于甲醇-二氯甲烷，正己烷-甲醇-丙酮提取油脂使其甲酯化后，无法检测到9-甲基十四烷酸甲酯、油酸甲酯（C18ʒ1）及硬脂酸甲酯（C18ʒ0）．Knothe （2005）对生物柴油的研究中指出，生物柴油一般低温流动性差，低温容易结晶，堵塞过滤器，导致不能从油箱泵送到发动机，造成无法启动，严重制约了生物柴油的使用，而脂肪酸甲酯中双键和支链数目的增加，能够增大分子间距，在一定程度上增加其低温流动性，但不饱和键过多会导致生物柴油的抗氧化能力变弱．图3一步法不同破壁方法每克干泥对应的FAMEs 质量Fig．3FAMEs per gram dry sludge by different cell-wall broken ways in one-step method3．3破壁方法对一步法制备生物柴油的影响一步法每克干泥所得FAMEs 质量如图3所示，一步法中超声法产量最高，FAMEs 产量为（45．5ʃ3.2）mg ·g －1，普通法其次，FAMEs 产量为（40．7ʃ0.7）mg ·g －1，盐酸法和盐酸超声法产量较低，分别为（29.8ʃ4．3）mg ·g －1和（33．4ʃ2．6）mg ·g －1，液氮法最低，产量为（27．2ʃ4．2）mg ·g －1．在一步法中，硫酸是关键的因素，它不但是酯化反应的催化剂，而且可以将一些脂肪酸盐转化为脂肪酸参与酯化反应，同时硫酸有很好的破坏细胞壁效果，本实328环境科学学报35卷验中用到的体积比为5%的硫酸-甲醇在同类实验中属于较高的浓度，可兼顾破壁和甲酯化反应，因此，普通法也可以得到比较高的脂肪酸甲酯产量．Pastore等（2013）的研究表明，在甲酯化反应中，在一定范围内硫酸的浓度越高，得到的脂肪酸甲酯的量也就越大．实验结果表明，超声法有助于提高产量，而盐酸法和盐酸超声法反而降低了脂肪酸甲酯的产量．这很可能是因为酯化反应为可逆反应，盐酸含有较多的水，促使甲酯化反应向相反方向移动，即水会和甘油酯或脂肪酸甲酯反应生成游离脂肪酸，降低脂肪酸甲酯产率．因此，尽管盐酸法和盐酸超声法有比较强的破壁效果，但并不适用于一步法．一步法脂肪酸甲酯产物组成如表4所示，几种破壁方法的甲酯化产物组成基本一致，同样出现了上述5种含有甲基支链的脂肪酸甲酯及2种单不饱和脂肪酸甲酯．但在没有破壁处理的酯化反应后，没有检测到12-甲基十三烷酸甲酯，而采用盐酸加热超声法和液氮法破壁后，则无法检测到硬脂酸甲酯（C18ʒ0）．总体而言，在成分上与采用盐酸加热或盐酸加热超声破壁的两步法基本一致．表4一步法脂肪酸甲酯成分Table4Components of FAMEs in one-step method成分盐酸加热法盐酸加热超声法超声法液氮法普通法月桂酸甲酯（C12ʒ0）+++++ 12-甲基十三烷酸甲酯++++－肉豆蔻酸甲酯（C14ʒ0）+++++9-甲基十四烷酸甲酯+++++ 12-甲基十四烷酸甲酯+++++十五烷酸甲酯+++++ 14-甲基十五烷酸甲酯+++++棕榈油酸甲酯（C16ʒ1）+++++棕榈酸甲酯（C16ʒ0）+++++ 14-甲基十六烷酸甲酯+++++十七烷酸甲酯+++++油酸甲酯（C18ʒ1）+++++硬脂酸甲酯（C18ʒ0）+－+－+注：+表示存在此种物质，－表示不存在此种物质．3．4甲酯化方案对生物柴油制备的影响对一步法和两步法中脂肪酸甲酯产量最高的两种制备方法（即超声一步法和盐酸破壁配合甲醇-二氯甲烷提取两步法）进行比较，盐酸破壁配合甲醇-二氯甲烷提取两步法可以得（60．4ʃ3．5）mg·g－1生物柴油，超声一步法可以得到（45．5ʃ3．2）mg ·g－1生物柴油，两步法产量明显高于一步法，在脂肪酸甲酯组成上两种方法没有明显差别．盐酸破壁配合甲醇-二氯甲烷提取这种方法在制备生物柴油量上有明显优势，而超声一步法虽然产量稍低，但制备步骤相对简单，所用化学试剂较少，也不失为一种实用且相对环境友好的生物柴油制备方法．在实际工程应用中应根据具体情况，综合考虑各种因素，选取最适合的剩余污泥制备生物柴油方法．4结论（Conclusions）1）制备生物柴油两步法中采用盐酸加热破壁的效果最好，而制备生物柴油一步法则是采用超声破壁的产量最高．2）采用甲醇-二氯甲烷溶剂提取油脂，相比正己烷-甲醇-丙酮溶剂能够得到更多脂类物质及较高的生物柴油产量．3）盐酸破壁配合甲醇-二氯甲烷提取的两步法在制备生物柴油产量上有明显优势，超声破壁一步法虽产量偏低，但因其步骤简单，化学试剂用量少，在大规模生产中也有很好的应用价值．4）不同的甲酯化方案对脂肪酸甲酯成分的影响不大，出现的带支链的细菌脂肪酸甲酯和不饱和脂肪酸甲酯很可能对改善生物柴油的低温流动性4283期孙趣等：含糖废水活性污泥制备生物柴油的方法探究有一定的意义．责任作者简介：李安婕，女，北京师范大学环境学院副教授，博士生导师．研究领域为好氧颗粒污泥的形成机理和结构特性表征、废水处理系统微生物生态、环境微生物等．近年来在WaterＲesearch、Chemosphere、Chemical Engineering Journal、Separation＆Purification Technology等国内外主流期刊上共发表论文20余篇，SCI论文10余篇，出版专著2部．参考文献（Ｒeferences）：Bligh E G，Dyer W J．1959．A rapid method of total lipid extraction and purification［J］．Canadian Journal of Biochemistry and Physiology，37（8）：911-917Dufreche S，HernandezＲ，French T，et al．2007．Extraction of lipids from municipal wastewater plant microorganisms for production of biodiesel［J］．Journal of the 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