[实用新型]一种利用微藻对沼气进行碳负排的装置

说明书

一种利用微藻对沼气进行碳负排的装置，涉及二氧化碳捕集利用封存技术。是在微藻养殖的光生物反应器(2)内设置复合膜分离器(1)，复合膜分离器外为含有微藻的藻液(3)，沼气从复合膜分离器(1)内通过；通过复合分离膜，沼气中COsubgt;2/subgt;通过膜层扩散至藻液，而以CHsubgt;4/subgt;为主的渗余气则沿着膜内通道排出分离器外，对沼气直接进行提纯，含CHsubgt;4/subgt;气体和微藻养殖产生的Osubgt;2/subgt;分通道不接触运转，避免了两者聚集引起的安全风险，同时也避免了沼气提纯过程中因Osubgt;2/subgt;含量增加而影响生物质天然气品质。

技术领域：

本实用新型涉及二氧化碳捕集利用封存技术，特别涉及利用微藻固定沼气中CO₂或利用微藻进行沼气提纯净化领域。

背景技术：

二氧化碳捕集、利用将是实现碳中和的必要技术选择。生物固碳尤其是微藻固碳即通过微藻的自养方式将气体中的CO₂转换成为高附加值微藻产品被认为是一种环境友好、经济可持续的碳捕集技术。同时沼气是一种清洁、可再生的生物质能源，其成分以甲烷、二氧化碳为主，对沼气中CO₂进行捕集利用，形成碳负排技术BECCS，对CO₂的排放总量控制意义重大。

已有多项专利提出利用微藻对沼气进行提纯，去除CO₂，制取生物质天然气，但已有专利还有亟待解决的问题。

专利CN202010442920.4提出将“脱硫处理后的沼气通入光生物反应器中，利用微藻的光合作用固化吸附沼气中的CO₂”，但沼气中富含CH₄气体，微藻光合作用产生O₂，如何避免CH₄气体在光生物反应器内聚集产生的安全风险？车用压缩天然气标准(GB18047-2017)要求天然气中O₂含量不大于0.3％，沼气经微藻固碳去除了CO₂，却混入了O₂,为沼气提纯后续处理带来了麻烦。面对这些问题，此专利没有给出解决方案。

专利CN201710933440.6提出“基于微藻光合固碳原理的间接式沼气脱碳提纯方法及系统”，即利用碳酸钠吸收沼气中CO₂，转化为NaHCO₃，供给微藻碳源。该专利解决了CH₄气体可能引起的安全风险，但需要在藻液循环系统中额外设置碳酸钠调节系统、CO₂吸收系统等，流程加长，系统复杂；此外HCO₃^-作为碳源，需要微藻体外碳酸酐酶转运吸收，而碳酸酐酶的活性受制于微藻属性、藻液PH值等，此PH值，与CO₂吸收系统所需最佳PH值可能无法统一。故很多藻种不适合采用该种方式供给碳源。

实用新型内容：

基于上述背景，本申请提出一种利用微藻对沼气进行碳负排的装置，可以直接以气态形式向微藻供给碳源，在沼气脱碳提纯的同时又避免了CH₄聚集引起的风险。

一种利用微藻对沼气进行碳负排的装置，是在微藻养殖的光生物反应器(2)内设置复合膜分离器(1)，复合膜分离器外为含有微藻的藻液(3)，沼气从复合膜分离器(1)内通过；所述复合膜分离器的结构分为如下两种形式。

第一种方式复合膜分离器(1)为中空纤维膜结构；由中空纤维膜膜丝束组成，膜丝管束两端固定于上管板、下管板上；每一根膜丝由内而外由三层膜材料复合而成，内层为没有选择性的第一疏水性微孔高分子膜(6)，中间层为对CH₄、CO₂具有较好分离特性的玻璃态高分子膜(7)，外层为没有选择性的第二疏水性微孔高分子膜(8)；所述内外层对应的疏水性微孔高分子膜可以是聚丙烯PP、聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE中的任意一种。所述中间层对应的玻璃态高分子膜可以是聚砜PS、聚酰亚胺PI、聚碳酸脂PC中的任意一种。内外层膜通过浸渍或喷涂方法固着于中间层膜之上。