[发明专利]一种脱除烟气中二氧化碳的光生物反应装置

说明书

技术领域

一种脱除烟气中二氧化碳的光生物反应装置，涉及一种二氧化碳去除设备。具体是应用微藻固定电厂等烟气中的二氧化碳、控制点源温室气体排放的装置。

背景技术

近些年来，大气层中温室气体浓度不断升高导致全球温室效应加剧，受到人们的广泛重视。二氧化碳占温室气体排放的68％，根据ICPP对全球气候变化的第四次评估报告，大气中CO₂浓度已从工业化前约280ppm增加到了2005年的379ppm。在未来的30-40年内，二氧化碳浓度将达到540ppm。工业废气中二氧化碳浓度在10-20％，是排放二氧化碳重点点源。化石燃料电厂每产生1MWh的电能将排放344-941kg CO₂，一般化石燃料电厂的规模在400-1200MW。能源需求的提高，CO₂排放量将不断增加。在自然情况下，每大约有120亿吨二氧化碳被固定，为避免温室效应加剧，至少需要通过二氧化碳固定技术每年固定150-170亿吨二氧化碳。

生物固碳方法可以培养通过陆地植物和光合作用微生物实现，具有经济性和环境友好性的优点。微藻利用光合作用吸收光能将无机碳转换成生物质，在去除烟气中二氧化碳的同时可以得到生物质资源。微藻利用太阳能的效率是陆地植物的10-50倍。微藻的生长速率和二氧化碳的利用能力远高于陆地森林，农作物和水生植物。微藻通过光合作用将二氧化碳为转化为生物质。微藻生物质含有蛋白质、脂肪酸、维生素等营养物质。微藻中含有的生物油脂可以代替粮食作为生物柴油的原料。大规模培养微藻可以生产食品、水产养殖饵料，动物饲料，生物柴油，肥料，食用色素和其他化合物等。与废水处理结合，微藻在去除二氧化碳的同时还可以治理废水中氮磷污染，防止减轻水体富营养化。因此，应用微藻固定烟气中的二氧化碳具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱除烟气中二氧化碳的光生物反应装置，利用该装置可以高效去除烟气中二氧化碳，达到控制点源温室气体排放的目的。

为了达到上述目的，本发明由光生物反应系统和在线检测系统组成。

其中，在线检测系统由液相在线监测控制系统、气相在线监测系统以及数据采控系统组成，数据采控系统由一台装配了色谱工作站软件和液相数字信息软件的计算机组成；

液相在线监测系统由A/D信号转换器，DO复合电极，溶解CO₂电极，pH电极组成；A/D信号转化器将上述3个电极和一个探头采集的信号，通过串行接口输入计算机；

气相监测控制系统包括气相色谱仪，通过数据线将气相色谱仪与计算机连接，经微藻吸收利用后的烟气进入气相色谱仪自动定时进样分析，多余烟气由气相色谱仪排空口排空；

所述的光生物反应系统由光生物反应器，以及与其连接的控温装置，循环装置，供气装置和光照装置组成。

光生物反应器采用聚甲基丙烯酸甲酯材料加工制成，为圆筒形状，筒体设有夹套，夹套上部和下部设有与夹套贯通的出水口和进水口，出水口与恒温装置连接，进水口通过蠕动泵与恒温装置连接，恒温装置与温度探头连接，构成监测控制光生物反应器内藻液温度的控温系统；

筒体中部设有与筒体内部贯通的排液口，光生物反应器的底部固有下法兰，通过底部螺丝和螺帽将不锈钢底座与下法兰固定连接，不锈钢底座中心开设与进气管相连的通孔，通孔内圆的边上设有国家标准226的接口凹槽，接口凹槽内旋接曝气膜组件，曝气膜组件由疏水聚四氟乙烯膜制成，内部中空，表面开设通孔，通孔的孔径0.2um，开孔率85％，不锈钢底座上还设有与反应器筒体内连通的进液管；反应器顶端固有上法兰，通过顶端螺丝和顶端螺帽将上法兰和法兰盖固定连接；法兰盖上开设安装DO复合电极的DO复合电极安装孔、安装温度探头的温度探头安装孔、安装二氧化碳电极的二氧化碳电极安装孔和安装pH电极的pH电极安装孔；进液管通过一个三通分两路，一路通过循环泵与排液口连接，开启循环泵形成藻液循环；另外一路通过加液泵与培养基贮存罐连接，将培养好的藻液加入反应器，满足固碳工艺要求；排液口通过一个闸阀还与排液泵连接，排液泵和藻液贮存罐连接，打开闸阀与排液泵，将生物质藻液泵入藻液贮存罐；加液泵、排液泵和循环泵均与时间控制器连接，按设定时间进行循环、加藻液或排藻液作业，构成循环系统；

进气管通过细菌过滤器和稳压流量计与贮气柜连接，构成供气系统，烟气由稳压流量计控制通气流速为10-120mL/min，经过直径75mm，内置孔径0.2μm疏水材料制成的膜的细菌过滤器时，可将其中细菌及颗粒物滤除，定期更换膜，保证滤菌效果后由反应器底部进入，在气体压力作用下经过曝气膜组件，形成微小气泡，分布于藻液中。