一种光微生物法立体塔式减排CO₂的工艺的制作方法

专利名称：一种光微生物法立体塔式减排CO₂的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光微生物法立体塔式减排co2的工艺，它属于环境保护领域。
二背景技术：
当前一个重要的环境问题是全球变暖，其直接原因是大气中C02和其它温室气体 浓度增加，而所有温室效应气体中，0)2对温室效应的贡献占60%。减少温室气体排放，进 行C02捕集与封存首当其冲。尽管《京都议定书》第一阶段不要求我国减排，对我国经济不 会造成直接影响。但我国第二阶段不可能再享受免排待遇，如果不采取行动，世界减排任务 也不可能完成。只有超前开发co2捕集与封存技术及设备作为技术储备才能未雨绸缪，在保 证社会经济增长同时又履行减排的庄严承诺。co2回收技术的工艺主要有物理吸收法、化学
吸收、膜分离、冷冻分级分离、分子筛吸附、浮石吸附和微藻生物法等，但前六种方法回收后 (A需要封存，利用微藻生物法可同时实现(A捕集与固定并副产生物质能，具有环境、能源 和资源综合效应。 2007年以色列锡姆生物技术公司开发出一项新技术，利用发电厂排放的二氧化碳 养殖海藻，进而从中制取生物燃料。2004年他们在阿什克隆发电厂的一个实验农场建立了 试验性海藻农场。该农场由8个海藻池组成，占地l/4英亩。附近一家煤发电厂释放出的 部分烟气直接输送到海藻池中，烟气中的二氧化碳被海藻吸收后，不仅有效地促进了海藻 的生长，同时也减少了温室气体。烟尘中的其他有害物质，则通过一个特殊的过滤系统予以 净化。经过培养，海藻长势迅猛，产量大大提高，这为用海藻制取生物燃料提供了原料保障。 GreenFuel公司的"排放物生产生物燃料"技术采用海藻对电厂烟气和其他C02连续排放源 排出的C02进行循环利用。在Redhawk电厂内，特定设计的管道用于捕集和运送来自烟囱的 (A排放物，送入含有海藻的特定容器。在存在阳光条件下，海藻消耗(A。 一旦海藻增长而 获收，它的淀粉就可转化为乙醇，它的类脂体可转化为生物柴油，同时它的蛋白可转化为家 畜用高级食品。 国际上，目前微藻规模化人工培养主要有开放池和封闭光生物反应器两类方式。 开放式培养(如循环跑道池)相对简单、投资低，但该方式培养条件变化较大，微藻产率低， 并存在严重的生物污染。封闭式光生物反应器全年生产期较长、能够维持较高的藻液浓度、 能一定程度地降低采收成本、能够控制培养条件、更易于控制生物污染、培养微藻的产率更 高，虽然投资费用相对较大，但已经成为该领域研发主要趋势。 封闭式光生物反应器形式目前主要有垂直柱式(如气升式反应器)、管式、板式、 以及其它特殊类型(如光导纤维光生物反应器)。气升式反应器提供藻液流动力，有助于溶 碳脱氧，并且对藻体的剪切作用较小，动力消耗也不大，解决了溶氧积累问题。管式反应器 的单位体积产率与管径有直接关系。管径越大体积产率越小。管径的减小，对反应器的放
大有负面影响，主要限制了管式光生物反应器的总体积的增加。板式反应器光路长度太窄， 大大地限制了反应器的放大潜力。光导纤维光生物反应器的生产制作成木是极昂贵的，在 可以预见的将来很难应用于微藻商业化生产。三
发明内容
本发明的目的就在于避免上述技术的不足之处而提供一种光微生物法立体塔式 减排C02的工艺，主要工艺设备由C02气入口 、养殖塔壳体、塔板、升气管、帽罩、降液管、溢流 堰、隔板、尾气出口等组成。C02气由每个塔段下部的C02气入口进入养殖塔壳体，通过塔段 的每层塔板立体传质，供给微藻生长原料，解析微藻产生的氧气，最后经塔段上部的尾气出 口排出；含有微藻种的水从养殖塔最顶部的液体入口加入，错流流过每层塔板，贫含微藻种 的液体从升气管底部通过升气管和帽罩的夹缝流到升气管顶部与升气管内流入的C02气混 合、提升、搅拌，然后从帽罩孔喷出，实现气液立体传质；在电源灯的光照下，微藻得到生长 原料发生光合作用得到生长，水中所含的微藻生成氧解吸；含微藻的液体通过降液管从养 殖塔最顶部的液体入口流到养殖塔最底部的液体出口 ，得到生长后的微藻液通过大部分通 过分离分出作为生物原料，少部分微藻液加入养料和水后再次循环回养殖塔最顶部的液体 入口。 C02气反应温度18°C _45°C， C02浓度0. 2% _20%。
养殖塔分为2-20个塔段，塔段每个塔段1-20层塔板。
每层塔板液体停留时间为5-180分钟。
四

附图1为发明的工艺设备结构示意图。
附图的图面设明如下 1、 C02气入口 2、养殖塔壳体3、尾气出口 4、隔板5、塔板6、升气管7、帽罩8、溢流 堰9、降液管10、帽罩孔11、液体出口 12、液体入口 13、升气管入口 14、电源灯
下面结合附图和实施例来详述本发明的工艺特点。
五具体实施例方式
下面结合附图对本发明作详细的介绍0)2气由每个塔段下部的0)2气入口 (1) 进入养殖塔壳体(2)，通过塔段的每层塔板立体传质，供给微藻生长原料，解析微藻产生的 氧气，最后经塔段上部的尾气出口 (3)排出；含有微藻种的水从养殖塔最顶部的液体入口 (12)加入，错流流过每层塔板，贫含微藻种的液体从升气管(6)底部通过升气管(6)和帽 罩(7)的夹缝流到升气管(6)顶部与升气管(6)内流入的(A气混合、提升、搅拌，然后从帽 罩孔(10)喷出，实现气液立体传质；在电源灯(14)的光照下，微藻得到生长原料发生光合 作用得到生长，水中所含的微藻生成氧解吸；含微藻的液体通过降液管(9)从养殖塔最顶 部的液体入口 (12)流到养殖塔最底部的液体出口 (ll)，得到生长后的微藻通过离心分离， 成熟藻分出作为生物原料，未成熟小藻和水加入养料再次循环回养殖塔最顶部的液体入口 (12)。C02气反应温度18°C -45°C， C02浓度0. 2% _20%。
养殖塔分为2-20个塔段，塔段每个塔段1-20层塔板(5)。
每层塔板(5)液体停留时间为5-180分钟。 本发明的一种光微生物法立体塔式减排(A的工艺具有以下突出的优点(1)C02气分段进气和排放，提高了 (A气的减排率，又保证了微藻的生长周期；(2)塔式微藻养殖 装置综合垂直柱式(如气升式反应器)、管式和板式反应器的优点，立体布置，占地面积小， 有助于溶碳脱氧，并且对藻体的剪切作用较小，动力消耗也不大，解决了溶氧积累问题，易 于放大和工厂化生产。
权利要求
一种光微生物法立体塔式减排CO2的工艺，主要工艺设备由CO2气入口、养殖塔壳体、塔板、升气管、帽罩、降液管、溢流堰、隔板、尾气出口等组成，其技术特征为CO2气由每个塔段下部的CO2气入口进入养殖塔壳体，通过塔段的每层塔板立体传质，供给微藻生长原料，解析微藻产生的氧气，最后经塔段上部的尾气出口排出；含有微藻种的水从养殖塔最顶部的液体入口加入，错流流过每层塔板，贫含微藻种的液体从升气管底部通过升气管和帽罩的夹缝流到升气管顶部与升气管内流入的CO2气混合、提升、搅拌，然后从帽罩孔喷出，实现气液立体传质；在电源灯的光照下，微藻得到生长原料发生光合作用得到生长，水中所含的微藻生成氧解吸；含微藻的液体通过降液管从养殖塔最顶部的液体入口流到养殖塔最底部的液体出口，得到生长后的微藻液通过大部分通过分离分出作为生物原料，少部分微藻液加入养料和水后再次循环回养殖塔最顶部的液体入口。
2. 根据权利要求1所提供的一种光微生物法立体塔式减排C02的工艺，其特征在于C02 气反应温度18°C -45°C， C02浓度0. 2% -20%。
3. 根据权利要求1所提供的一种光微生物法立体塔式减排C02的工艺，其特征在于养 殖塔分为2-20个塔段，塔段每个塔段1-20层塔板。
4. 根据权利要求1所提供的一种光微生物法立体塔式减排C02的工艺，其特征在于每 层塔板液体停留时间为5-180分钟。
全文摘要
本发明提供一种光微生物法立体塔式减排CO2的工艺，CO2气由每个塔段下部的CO2气入口进入养殖塔壳体，通过塔段的每层塔板立体传质，供给微藻生长原料，解析微藻产生的氧气，最后经塔段上部的尾气出口排出；含有微藻种的水从养殖塔最顶部的液体入口加入，错流流过每层塔板，贫含微藻种的液体从升气管底部通过升气管和帽罩的夹缝流到升气管顶部与升气管内流入的CO2气混合、提升、搅拌，然后从帽罩孔喷出，实现气液立体传质；在电源灯的光照下，微藻得到生长原料发生光合作用得到生长，水中所含的微藻生成氧解吸；含微藻的液体通过降液管从养殖塔最顶部的液体入口流到养殖塔最底部的液体出口，得到生长后的微藻液通过大部分通过分离分出作为生物原料，少部分微藻液加入养料和水后再次循环回养殖塔最顶部的液体入口。
文档编号B01D53/62GK101721909SQ20101000085
公开日2010年6月9日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者乔英云, 田原宇, 盖希坤 申请人:田原宇