[发明专利]利用微藻的碳质粉富集及相关方法

说明书

发明领域

本发明广泛涉及利用水介质中所含的微藻进行碳质粉特别是煤粉和炭粉的富集。本发明还涉及与这种方式的碳质粉富集相关的各种过程。

一种这样的过程是从水中清除微藻，至少一个目的是净化水，同时富集碳质粉。

另一个相关的过程是生产碳质粉的团聚体，其形式通常是压块或者是丸粒，压块形式是在升高的压力下模制并且经常伴随有在升高的温度下固化的团聚体，而丸粒形式作为常规造粒过程的产物具有更随机的形状和尺寸。

当然，可将碳质粉和微藻生物质的混合物直接进料到合适的过程中，在该过程中可以使用该混合物，如果碳质粉尤其是煤粉的粒径不是太小则尤其可能。

在任一情况下，碳质粉和微藻的混合物可用于加热、能源发电、矿物加工、合成气生成以及任何其它合适的过程。

应该理解的是，在本说明书中所用的术语碳质粉旨在包括其它的适当粉碎的碳质材料，如粉碎的焦炭等。通常，任何碳质粉以及可根据本发明进行处理的粉料的粒径小于约2mm，并且粒径范围可下降到非常小的粒径。

此外，术语团聚体用于包括压块、丸粒和任何其它的多颗粒团聚物。

发明背景

煤炭开采及加工产生大量煤粉，煤粉不能应用于大多数普通的煤应用，如能源发电。如果煤粉是相对粗糙和自由流动的，则它们通常可以通过前端装载机和其它常规土方设备进行回收，并且很有可能用作流化床锅炉或特别设计的粉煤锅炉的燃料。

废煤粉的其它潜在用途取决于更详细的品质特性，包括尺寸分布、挥发物的性质和含量、硫含量、可研磨性、灰分含量、其它燃烧特性和水分含量。

当废煤粉不符合无需进一步处理使用的特定初级特性时，需要将它们配制成满足这些初级特性的燃料产物。针对煤粉的回收和燃料产物配方已经提出了各种系统，主要是通过压块或造粒过程中的一种或其它形式进行，例如，美国专利6,165,238、6,530,966和6,626,966中描述的。一些团聚过程需要添加粘合剂，通常是石油衍生的粘合剂，以得到稳定和坚固的压块或颗粒。其它的团聚过程不使用任何额外的粘合剂并通过采用更严苛的处理条件，主要是压块或造粒过程中的高压以及固化过程中的高温，来确保压块或丸粒的稳定性和坚固性。

废煤粉通常是在池中沉积为水浆料形式，随后蒸发水以使沉积物在被覆盖前稳定化。这样的废煤不仅是巨大的经济损失，而且由于干煤粉会自燃将大量二氧化碳和其它有害气体释放至大气中，所以堆填场也存在显著的环境问题。此外，在潮湿期中可能发生泄漏，特别是酸性水泄漏，浸出的化学物和矿物质进入到周围地下水中是真正的危险。

作为一个单独的问题，许多工业活动，包括商业性农业实践、采矿实践以及市政和工业废水处理实践，导致地表淡水水源如水坝和河流受到污染。这种受污染的水系统经常具有大量藻类生长活动，结果导致该水系统可被称为“绿化”。

虽然在受污染的水系统中的藻类生长可能具有消除水中的营养物和矿物质的益处，但是由于将藻类从水系统中清除的复杂性，所以这通常表示实质性的水质量问题。

由于微藻的尺寸小，因而微藻一般被视为难以通过利用诸如沉淀、过滤等常规技术来清除。但是，如果不从水系统中清除，藻类将最有可能死亡；随着藻类的腐烂使营养物和矿物质回到水中，由此刺激细菌生长。水系统中的藻类也会释放大量恶臭化学品进入水中，导致这样的水不适合人类和动物饮用。

发明目的

本发明的一个目的是提供一种利用水介质中所包含的微藻来富集煤粉和炭粉的方法。本发明的另一个目的是提供一种处理含微藻的水的方法。本发明的再一个目的是提高含微藻的水的质量。本发明的再一个目的是提供一种不添加石油衍生粘合剂使得煤粉和炭粉可有效团聚的方法。

发明内容

根据本发明，提供一种用于处理含微藻的水的方法，用以移除其中的至少一部分微藻，该方法的特征在于，该方法包括在允许微藻被吸附到碳质粉颗粒上的条件下使碳质粉与所述水接触，以及将碳质粉及其上吸附的微藻一起与所述水分离。