专利名称：生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，特别是涉及一种利用生物光合反应堆将二氧化碳气体加以利用并转化成氧气的装置。
背景技术：
目前，温室效应和全球气候变暖问题已成为全球环境问题的焦点。全球气候的变化有“人为的影响因素”，就是现代工业等造成的温室气体的加倍释放，会使地球在未来100年内温度上升1.1-3.3摄氏度，而来自燃烧矿物燃料的二氧化碳就是主要的温室气体。释放到大气层中的二氧化碳气体，会像温室一样地将地球的热量捂住，使地球变暖，最后导致海平面升高，滨海土地淹没，地球整个生态环境的改变。针对能源生产中的二氧化碳应如何充分的利用问题，已得到世界各国普遍重视，目前已提出了各种各样的解决方法。
德国研究人员米夏埃尔·梅尔科尼安设计的生物反应堆，就是用玻璃纤维电缆将阳光导人一个放有水藻的钢制大箱(容积为6000升)里，使箱内充满日光。然后使含有二氧化碳的废气从相邻的褐煤发电厂经去硫装置流入箱内，同时也使农村的粪水通过另一根管道流入箱内。于是，箱内的水藻就开始“工作”。它们通过光合作用的方式用令人厌恶的配料生产出药物和食品工业可以使用的高价值有机化合物。他在其设在科隆大学的实验室里建造了一套实验设备，在这套实验设备里，微小的水生物把煤燃烧释放出的二氧化碳几乎全部利用而变为氧气。用梅尔科尼安的方法，可以使火力发电厂烟雾中的温室气体成份减少到千分之一。如果所有的工厂和火力发电厂都安装藻装置，那么可以将德国每年排放的约10亿吨二氧化碳减少一半。但是，大规模使用这种技术尚需等待。要从一座发电厂里每年加工约20亿立方米二氧化碳，需要大批大容器，实施操作起来困难，制造成本比较高。
日本在二氧化碳的固定和处理技术上已有研究，如二氧化碳触媒固定化技术，这项技术就是通过催化加氢、电化学反应、光化学固定反应、人工光合作用等不同的方法，将二氧化碳转化成燃料或有机化学物质。但这项技术的实施难度较大，对于如何提高催化剂的性能、反应效率和寿命，目前还未有很好解决方法。除了上述技术以外，他们还利用植被固定二氧化碳技术，在这项技术中，他们利用海生或陆生植物的光合作用固定二氧化碳。目前，日本已经开始利用微藻固定二氧化碳，在开放池中进行光合作用，由于二氧化碳稍溶于水，在零度和大气压力下，每体积可溶1.79体积二氧化碳，并生成弱酸。但随着温度升高，二氧化碳自水中逸出。虽然搅拌有利用微藻生长，但也会加速二氧化碳逃逸。因而，要达到高密度和高效、大量消耗二氧化碳的目标，就目前而言还不能够实现。所以该项技术得要推广实施，还需要突破关键性技术，如藻类的高密度栽培技术和速生材技术等。
因此，从上述情况来看，目前针对能源生产中的二氧化碳应如何充分的利用问题，虽然各国已提出了一些办法，但还存在一些根本的技术上难题，不能够有效的大量的转化二氧化碳，变废为宝，尤其是工业化的利用作为废弃物的二氧化碳进行生产，目前来说还未实现。
发明内容
鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种利用生物光合反应堆将二氧化碳气体加以利用并转化成氧气的装置，该装置制造成本低，实施简单，可完全转化利用作为废弃物的二氧化碳，变废为宝，并且可以进行工业化生产，有效地解决的二氧化碳对环境的污染。
为了达到上述目的，本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的该生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，它包括与二氧化碳排放源相连接的二氧化碳过滤脱硫装置、二氧化碳储气塔、二氧化碳喷射扰流系统、双循环生物反应塔、二极管光合光源控制系统、调温循环系统、氧气收集塔、微生物分离采收系统、若干管道组成。所述的二氧化碳储气塔一端通过管道连接二氧化碳过滤脱硫装置，另一端通过管道连接二氧化碳喷射扰流系统，所述的双循环生物反应塔是由内罐和外罐构成，在所述的双循环生物反应塔的内罐内部安装有二氧化碳喷射扰流系统和二极管光合光源控制系统，在双循环生物反应塔的外罐底部安装有调温循环系统，所述的氧气收集塔通过管道、气阀、气体离心泵与所述的双循环生物反应塔的内罐底部相连接，并在双循环生物反应塔的内罐下部通过管道连接有微生物分离采收系统。
所述的二氧化碳喷射扰流系统是由气泵、喷嘴圆盘、管道和若干喷嘴组成，所述的气泵通过管道与喷嘴圆盘、喷嘴相连接，喷嘴安装在喷嘴圆盘上，并且喷嘴的口径、角度、高度和密度是非均衡布局，这样可利用喷射出的二氧化碳气流搅拌双循环生物反应塔的内罐中的生物活性悬浮液，形成湍流效应，生物活性悬浮液在湍流中提高光合效率，使微生物细胞加速分裂，在微生物细胞分裂过程中消耗大量二氧化碳，生成大量氧气。
所述的光合光源控制系统是由自然光源和二极管红橙光源、兰紫光源组成，所述的二极管红橙光源、兰紫光源是按调控参数安装在双循环生物反应塔的内罐内部，并且通过光敏开关控制，可在无自然光条件下有效促进生物光合作用。
所述的调温循环系统是由温控水循环池、管道、液阀、循环泵、双循环生物反应塔组成，温控水循环池通过管道、液阀、循环泵与双循环生物反应塔的外罐底部相连接，组成一个进出水循环通道，可以有效地对内罐生物悬浮制氧液的升温和降温的作用。
所述的微生物分离采收系统是由循环池、液阀、气体离心泵、管式离心机、循环泵、若干管道、双循环生物反应塔组成，所述的气体离心泵的一端通过管道、液阀连接双循环生物反应塔的内罐底部作为微生物液体流出通道，气体离心泵的另一端再通过管道依次连接液阀、循环池、液阀、管式离心机、循环泵、液阀、双循环生物反应塔的内罐底部作为微生物液体流入通道。
所述的内罐和外罐都是由稀土转光高分子透明材料制作。
所述的双循环生物反应塔可以由一个双循环生物反应塔组成连接在调温循环系统和微生物分离采收系统上，也可以由多个并列的双循环生物反应塔组成一个多连体双循环生物反应塔连接在调温循环系统和微生物分离采收系统上。
本实用新型具有以下优点通过利用生物光合反应堆将作为废弃物的二氧化碳气体完全转化成氧气，同时生产出的微生物悬浮液含有大量活性蛋白物质，是极佳的绿色液体肥料或动物饲料，变废为宝，并且可以进行工业化生产，大量地消耗二氧化碳，有效地解决的二氧化碳对环境的污染，本装置制造成本低，实施简单。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为由二个并列的双循环生物反应塔组成一个多连体双循环生物反应塔的结构示意图。
图3为由三个并列的双循环生物反应塔组成一个多连体双循环生物反应塔的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述如图1所示，钢铁厂、电厂、炼油厂等二氧化碳排放源1排放的二氧化碳气体通过与该二氧化碳排放源1相连接的二氧化碳过滤脱硫装置2进行脱硫，脱硫后的二氧化碳气体再通过二氧化碳储气罐3储存后，然后再均匀的把二氧化碳气体输送给安装在双循环生物反应塔5的内罐7内部的二氧化碳喷射扰流系统8中，该二氧化碳喷射扰流系统8由气泵4、喷嘴圆盘10、管道31和若干喷嘴9组成，二氧化碳气体通过气泵4加压后，再通过管道31，从安装在喷嘴圆盘10上口径、角度、高度和密度是非均衡布局的喷嘴9喷出，喷射出的二氧化碳气流搅拌双循环生物反应塔5的内罐7中的生物活性悬浮液，形成湍流效应，生物活性悬浮液在湍流中提高光合效率，使微生物细胞加速分裂，在微生物细胞分裂过程中消耗大量二氧化碳，生成大量氧气。双循环生物反应塔5的内罐7中带有大量氧气的生物悬浮制氧液通过管道31、气阀28、气体离心泵19将生物悬浮制氧液和氧气分离，分离后的氧气通过气阀20输入氧气收集塔13中，生物悬浮制氧液通过液阀18进入循环池17中，进入循环池17中的生物悬浮制氧液通过液阀16、管式离心机15将生物体分离后，再通过循环泵14、液阀29进入双循环生物反应塔5的内罐7中。
双循环生物反应塔5的内罐7中生物悬浮制氧液的升温和降温是由调温循环系统21来控制的，调温循环系统21是由温控水循环池22、管道31、液阀23、24、27、30、循环泵25、26、双循环生物反应塔5组成，温控水循环池22中的水通过管道31、液阀24、循环泵26、液阀30进入双循环生物反应塔5的外罐6中，双循环生物反应塔5的外罐6中的水再通过管道31、液阀27、循环泵25、液阀23进入温控水循环池22中，这样形成一个进出水循环通道，可以有效地对内罐生物悬浮制氧液的升温和降温的作用。
双循环生物反应塔5的内罐7中生物悬浮制氧液通过光敏开关控制按调控参数安装在双循环生物反应塔5的内罐7内部二极管红橙光源(波长600-700nm)、兰紫光源(波长400-500nm)，可在无自然光条件下有效促进生物悬浮制氧液生物光合作用，提高光合效率。
双循环生物反应塔5的内罐7和外罐6都是由稀土转光高分子透明材料制作，可以将太阳光中对生物悬浮制氧液中生物(微澡)生长不利的紫外光的绝大部分转变为生物(微澡)光合作用能直接利用的红橙光，进而提高生物(微澡)的光合效率。
如图3所示，双循环生物反应塔可以由二个并列的双循环生物反应塔组成一个多连体双循环生物反应塔连接在调温循环系统和微生物分离采收系统上。
如图4所示，双循环生物反应塔可以由三个并列的双循环生物反应塔组成一个多连体双循环生物反应塔连接在调温循环系统和微生物分离采收系统上。
权利要求1.一种生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，其特征在于它包括与二氧化碳排放源(1)相连接的二氧化碳过滤脱硫装置(2)、二氧化碳储气塔(3)、二氧化碳喷射扰流系统(8)、双循环生物反应塔(5)、二极管光合光源控制系统(11)、调温循环系统(21)、氧气收集塔(13)、微生物分离采收系统(12)、若干管道(31)组成，所述的二氧化碳储气塔(3)一端通过管道(31)连接二氧化碳过滤脱硫装置(2)，另一端通过管道(31)连接二氧化碳喷射扰流系统(8)，所述的双循环生物反应塔(5)是由内罐(7)和外罐(6)构成，在所述的双循环生物反应塔(5)的内罐(7)内部安装有二氧化碳喷射扰流系统(8)和二极管光合光源控制系统(11)，在双循环生物反应塔(5)的外罐(6)底部安装有调温循环系统(21)，所述的氧气收集塔(13)通过管道(31)、气阀(20)、气体离心泵(19)与所述的双循环生物反应塔(5)的内罐(7)底部相连接，并在双循环生物反应塔(5)的内罐(7)下部通过管道(31)连接有微生物分离采收系统(12)。
2.根据权利要求1所述的生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，其特征在于所述的二氧化碳喷射扰流系统(8)是由气泵(4)、喷嘴圆盘(10)、管道(31)和若干喷嘴(9)组成，所述的气泵通过管道(31)与喷嘴圆盘(10)、喷嘴(9)相连接。
3.根据权利要求1所述的生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，其特征在于所述的二极管光合光源控制系统(11)是由自然光源和二极管红橙光源、兰紫光源组成。
4.根据权利要求1所述的生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，其特征在于所述的调温循环系统(21)是由温控水循环池(22)、管道(31)、液阀(23、24、27、30)、循环泵(25、26)、双循环生物反应塔(5)组成，温控水循环池(22)通过管道(31)、液阀(23、24、27、30)、循环泵(25、26)与双循环生物反应塔(5)的外罐(6)底部相连接，组成一个进出水循环通道，可以有效地对内罐生物悬浮制氧液的升温和降温的作用。
5.根据权利要求1所述的生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，其特征在于所述的微生物分离采收系统(12)是由循环池(17)、液阀(16、18、28、29)、气体离心泵(19)、管式离心机(15)、循环泵(14)、若干管道(31)、双循环生物反应塔(5)组成，所述的气体离心泵(19)的一端通过管道(31)、液阀(28)连接双循环生物反应塔(5)的内罐(7)底部作为微生物液体流出通道，气体离心泵(19)的另一端再通过管道(31)依次连接液阀(18)、循环池(17)、液阀(16)、管式离心机(15)、循环泵(14)、液阀(29)、双循环生物反应塔(5)的内罐(7)底部作为微生物液体流入通道。
6.根据权利要求1所述的生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，其特征在于所述的内罐(7)和外罐(6)都是由稀土转光高分子透明材料制作。
7.根据权利要求1所述的生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，其特征在于所述的双循环生物反应塔(5)可以由一个双循环生物反应塔组成连接在调温循环系统(21)和微生物分离采收系统(12)上，也可以由多个并列的双循环生物反应塔(5)组成一个多连体双循环生物反应塔(5)连接在调温循环系统(21)和微生物分离采收系统(12)上。
8.根据权利要求2所述的生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，其特征在于所述的喷嘴(9)安装在喷嘴圆盘(10)上，并且喷嘴的口径、角度、高度和密度是非均衡布局。
9.根据权利要求3所述的生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，其特征在于所述的二极管红橙光源、兰紫光源是按调控参数安装在双循环生物反应塔(5)的内罐(7)内部，并且通过光敏开关控制。
专利摘要本实用新型涉及一种利用生物光合反应堆将二氧化碳气体加以利用并转化成氧气的装置。该生物光合反应堆二氧化碳气体转化装置，它包括与二氧化碳排放源相连接的二氧化碳过滤脱硫装置、二氧化碳储气罐、二氧化碳喷射扰流系统、双循环生物反应塔、光合光源控制系统、调温循环系统、氧气收集塔、微生物分离采收系统、若干管道组成，所述的双循环生物反应塔是由内罐和外罐构成，在内罐内部安装有二氧化碳喷射扰流系统和二极管光合光源控制系统，在外罐底部安装有调温循环系统，所述的氧气收集塔通过管道、气阀、气体离心泵与所述的内罐底部相连接，并在内罐下部通过管道连接有微生物分离采收系统。本实用新型的优点是通过利用生物光合作用将作为废弃物的二氧化碳气体完全转化成氧气，并且可以进行工业化生产，大量地消耗二氧化碳，有效地解决的二氧化碳对环境的污染。
文档编号B01D53/62GK2885390SQ20062002286
公开日2007年4月4日 申请日期2006年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者张长青, 田裕钊 申请人:张长青, 田裕钊