[发明专利]海水体系钝顶螺旋藻生物矿化固定二氧化碳装置及方法

说明书

  

技术领域

本发明属于环境工程环境保护领域，具体涉及一种在海水体系中应用钝顶螺旋藻碳酸盐生物矿化固定二氧化碳的装置及方法。 

  

背景技术

二氧化碳的急剧增加造成与加速了全球温室效应的进程，而二氧化碳主要来自石油、煤炭等化石燃料的燃烧，如钢铁厂的排放的气体，石油化工企业和汽车排放的尾气等。面对日益增多的二氧化碳气体，二氧化碳的捕集与固定方法的探索与创新受到全球普遍关注，并期望能实现其有效应用。 

目前出现的减少CO₂的方法有：分离回收技术，如吸附法、膜分离法；资源化利用技术，如合成尿素、碳酸氢铵；捕集与封存技术，如碳捕集、碳运输及碳封存技术等。然而实际有效采用的方法主要是压力封存二氧化碳技术，该方法可以快速的在高压环境中将二氧化碳变成固体，然后直接输送到海洋底部等那些具有高压环境中将这些温室气体保存起来。然而压力封存技术存在成本过高，所需要的人力和物力特别巨大，压力封存技术具有不稳定性质，如果压力减少，这些固态二氧化碳又会重新释放出来。基于此，人们正在探索与发明更为有效、绿色环保与低成本的二氧化碳吸收、固定与转化技术，其中微生物生长固定CO₂因绿色环保、低成本、温和操作等优点受到普遍关注，已成为目前世界环境保护领域的研究热点。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种在模拟海水体系中利用钝顶螺旋藻蓝细菌碳酸盐生物矿化固定二氧化碳的方法及装置，该方法通过在模拟典型海水成分的溶液里对钝顶螺旋藻的进行适应性扩大培养，在5级装有模拟海水成分溶液的生物矿化反应器中加入培养好的适宜性钝顶螺旋藻蓝细菌，然后分别通入高浓度的二氧化碳，调节反应器中螺旋藻生物生长与溶液里碳酸盐含量变化，促进钝顶螺旋藻的生长、延长其生命周期并增加其生物量，通过钝顶螺旋藻生物生长过程固定二氧化碳，同时促进模拟海水体系中碳酸盐类物质的生物矿化与沉淀的形成，实现二氧化碳的生物矿化固定与溶液体系盐分的脱除。 

本发明的技术方案是： 海水体系钝顶螺旋藻生物矿化固定二氧化碳装置，该装置由二氧化碳钢瓶、第一气体流量计、空气压缩机、第一缓冲罐、第二缓冲罐、气体取样口、第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器、第五反应器、光照培养箱、干燥管、第二气体流量计和气相色谱仪组成； 

其中，所述二氧化碳钢瓶通过第一气体流量计所述第一缓冲罐连接，所述空气压缩机与所述第一缓冲罐连接，所述第一缓冲罐与一端所述第二缓冲罐连接，所述第二缓冲罐的另一端通过管路与设置在所述光照培养箱中所述第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器的底端并联，所述干燥管的一端通过管路与所述第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器的顶端并联，所述干燥管的另一端通过所述第二气体流量计与所述气相色谱仪连接。

本发明还提供上述装置的固定二氧化碳的方法，具体包括以下步骤： 

步骤1.培养菌液：取灭菌后的模拟海水培养基100mL置于250mL容量瓶中，接种钝顶螺旋藻原液10mL，放入光照培养箱中培养，光照强度为3000lux，温度35℃，光暗比12：12，培养5天后去少量接种，然后继续在相同的条件下培养，即第二次扩大培养。此溶液作为后续实验接种液待用；取第二代扩大培养的溶液10 ml接种到5L装有模拟海水培养液的锥形瓶中，按照上面的方法对钝顶螺旋藻蓝细菌进行三代接种扩大光照培养，当菌液生物量达到OD560nm为0.6以上时，备用；其中，所述模拟海水溶液成分金属阳离子为Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，阴离子主要为Cl^-，SO₄^2-，Br^-，HCO₃^-，CO₃^2-；