随着全球能源短缺和环境的日益恶化,可代替的再生能源,特别是,生物柴油备受关注,但其原料的高成本一直是阻碍其大规模生产的主要限制因素。因此城市污水处理厂污泥产量巨大,且含有一定量可被转化为生物柴油的油脂,是一种潜在的制取生物柴油原料。然而,目前以干污泥为原料制取生物柴油的成本较高。因此,本文试图探索以脱水污泥为原料制取生物柴油,从而使以污泥作为生产生物柴油的原料不仅具有环境效益更具经济效益。研究以西安市第五污水处理厂的脱水初沉污泥为对象,首先在优化脂质提取方法的基础上,采用不同固相催化剂催化脂质制取生物柴油并优化其制取条件,并将制取生物柴油的最优方法与传统干污泥原位酸催化酯化制取生物柴油对比,然后通过生命周期评价法对不同方法制取生物柴油的生命周期能耗和排放进行分析评价,找出影响环境状况的主要因子,从而改进工艺,以期为污泥制取生物柴油的工艺提供更好的选择。主要结论如下:(1)以脱水初沉污泥为原料,硫酸酸化并采用正己烷为提取剂,50℃条件下提取8h时,脱水初沉污泥脂质最大提取率为13.37%,是未加酸脱水污泥脂质提取率的3倍左右。(2)AlCl3·6H2O催化脱水初沉污泥提取的脂质制取生物柴油的最佳条件为:反应温度为45℃,投量为4%,反应时间5h。按照上述催化剂反应最佳条件,AlCl3·6H2O催化污泥酸化后提取的脂质制取生物柴油产率最大为6.66%。(3)脂肪酶Novozym 435催化脱水初沉污泥提取的脂质制取生物柴油的最佳条件为:反应温度为50℃,投量为10%,反应时间24h。按照上述催化剂反应最佳条件,Novozym 435催化剂污泥酸化后提取的脂质制取生物柴油产率最大为4.76%。且其生物柴油中脂肪酸甲酯种类及所占比例与AlC l3·6H2O催化脱水污泥脂质及干污泥原位酸催化法生成的基本相同。(4)通过共沉淀法制备Zn/Al复合物作为制取生物柴油的催化剂,其最佳制备条件为:n[Zn/Al]=2,在500℃焙烧时间3h。Zn/Al复合物催化脱水初沉污泥脂质制取生物柴油的最佳反应条件:甲醇125ml,反应温度为75℃,催化剂的投加量为10%,反应时间为4h时,FAMEs产率最高为4.90%。(5)通过生命周期评价(LCA)法对文中描述的四种情况制取生物柴油的生命周期能耗及排放进行评价发现,从能源需求方面看,AlCl3·6H2O催化脱水初沉污泥脂质制取1g生物柴油能耗不足原位酸催化法的1/3,且生命周期全球变暖潜值最小。(6)从生物柴油产率组成、制取能耗及环境排放三方面综合考虑,脱水初沉污泥异位异相催化比干污泥原位酯化制取生物柴油更为优越,尤其是AlCl3·6H2O做催化剂是更好的选择。