專(zhuān)利名稱(chēng)：利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境生物資源化工程，特別是涉及一種微藻源光合微
生物C02光纖束LED光生物反應(yīng)煙道氣凈化裝置和利用微藻源光合微生物
凈化煙道氣的方法。
背景技術(shù)：
煤炭和石油等化石燃料消費(fèi)的增加，不僅造成大氣污染(NOx、 SOx) 和酸雨的產(chǎn)生，而且產(chǎn)生了大量的溫室氣體(C02)。 C02可吸收太陽(yáng)紅外 線輻射，使地球大氣圈增溫，引起全球性環(huán)境的非正常演變，且危害生命 系統(tǒng)存在與發(fā)展。溫室氣體由C02、 CH4、 CFCX、 N02等氣體組成，其主要 成分是C02。為探索溫室氣體對(duì)全球氣候環(huán)境變化的影響，人們進(jìn)行了多 學(xué)科性的評(píng)價(jià)活動(dòng)，其研究結(jié)果表明，全球氣候變暖的趨勢(shì)主要是由溫室 效應(yīng)引起的。由于影響因素較多，溫室氣體釋放量與其對(duì)全球環(huán)境影響的
關(guān)系的全面確切的模型較難建立。雖然，C02無(wú)毒并對(duì)人體無(wú)顯著危害作用，
但其在溫室效應(yīng)所占的比例高，對(duì)全球氣候變化影響大，已引起人們的普 遍關(guān)注。至京都協(xié)議生效以后，以化石燃料為主要能源結(jié)構(gòu)的國(guó)家，國(guó)際 環(huán)境壓力日益增大，這些推動(dòng)了對(duì)溫室氣體控制技術(shù)與裝備的發(fā)展。隨著 化石燃料使用量的增加，使大氣中C02濃度仍保持逐年增加的趨勢(shì)，僅煤 和石油的燃燒，每年就有數(shù)十億噸C02氣體進(jìn)入大氣，且大都集中在20km 以下的大氣層，造成極地冰山融化，海平面上升，全球惡劣氣象現(xiàn)象頻繁 發(fā)生。據(jù)大量的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，1880年大氣中的C02含量只有284 mg/L，至1980年達(dá)350 mg/L，估計(jì)2050年可增加至415-480 mg/Nm3， 按年周期計(jì)算的C02濃度有連年上升，破壞了太陽(yáng)入射能量和逸散能量之 間的平衡，引起地球表面的能量平衡變化和全球氣候變暖?；剂系娜紵欧诺臒煔庵胁粌H粉塵、S02、 N02等污染物需要控制，面對(duì)全球環(huán)境的 新要求，必須對(duì)C02加以治理，以承擔(dān)全球環(huán)境變化的責(zé)任。人們?cè)诳刂?br> 煙道氣體中NOx、 SOx的污染方面做了大量工作，但C02的凈化工作起步較 晚。C02凈化主要集中在利用森林等綠色植物固定C02，也有將C02埋進(jìn)
深水，使之很長(zhǎng)一段時(shí)期停留在洋底等。另外，利用化學(xué)催化將C02轉(zhuǎn)化
為甲醇等方法發(fā)展也較快。但是，由于其它技術(shù)成本太高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面 受到限制，因此目前普遍采用的控制技術(shù)是生物控制技術(shù)，該技術(shù)被認(rèn)為
是實(shí)現(xiàn)環(huán)境持續(xù)發(fā)展的控制技術(shù)。目前，微藻大規(guī)模培養(yǎng)反應(yīng)器有兩大類(lèi)
一類(lèi)是敞開(kāi)式培養(yǎng)反應(yīng)器；另一類(lèi)是封閉式光生物反應(yīng)器。而封閉式二氧
化碳生光合物培養(yǎng)過(guò)程所用設(shè)備大致可以分為淺渠式光合生物培養(yǎng)池、
管式太陽(yáng)能光合生物培養(yǎng)器、箱式光合生物培養(yǎng)器和塔式光合生物培養(yǎng)器
等類(lèi)型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于將微藻源光合微生物與環(huán)境凈化技術(shù)結(jié)合，可以凈
化大型燃煤型煙道氣中C02、NOx和SOx。該設(shè)備投資少、易于操作、反應(yīng) 器中微藻源光合微生物培養(yǎng)密度高，在凈化污染物的同時(shí)將污染物物資源 化利用。同時(shí)提出了微藻源光合微生物C02光生物反應(yīng)器和微藻源光合微 生物培養(yǎng)高密度培養(yǎng)方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的裝置，包括有光纖束LED微藻源 光合生物光傳播媒介模塊、微藻源光合生物分離單元、循環(huán)泵、微藻源光 合微生物煙道氣C02光纖束LED光生物反應(yīng)器、集束式光纖LED光合生 物光照系統(tǒng)、以及煙道氣體分散提升攪拌器組合而成的二氧化碳凈化體系， 氣體分散提升攪拌器由上下交錯(cuò)并具有多個(gè)氣水兩項(xiàng)溶氣射流頭的多環(huán)結(jié) 構(gòu)組成，C02光纖束LED光生物反應(yīng)器為單級(jí)或雙級(jí)或多級(jí)串聯(lián)或并聯(lián)， C02光纖束LED光生物反應(yīng)裝置中的光纖束LED微藻源光合微生物光源為光源和光能分散系、為一端連接的束狀、或網(wǎng)狀、片狀或光纖束纏繞體、 制成模塊化組件在光合微生物培養(yǎng)器中。
利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的方法，其具體過(guò)程是將含有微 藻源光合微生物營(yíng)養(yǎng)因子的培養(yǎng)液泵入反應(yīng)裝置、并接種微藻源光合微生 物，然后，將經(jīng)過(guò)除塵處理的煙道氣、通過(guò)氣體分散器使C02氣體均勻地 分散于反應(yīng)器內(nèi)，控制空氣C02的比例，經(jīng)過(guò)以LED藻類(lèi)光源為光源、 以光纖束為光能分散系，照射高密度的微藻源光合微生物表面，通過(guò)微藻 源光合微生物的同化作用，固定C02并將其轉(zhuǎn)化含有大量蛋白質(zhì)、脂肪、 碳水化合物、必需氨基酸和豐富的維生素及鐵、鋅、鈣、鉀等礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng) 豐富全面的良好的畜牧業(yè)等的原料。
所述的利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的方法，其微藻源光合微生
物生長(zhǎng)條件為光、二氧化碳、水和無(wú)機(jī)鹽，溫度保持在20 35°C;微藻源 光合微生物細(xì)胞生物質(zhì)50%的碳來(lái)自于二氧化碳，最小營(yíng)養(yǎng)需求用微藻源
光合微生物細(xì)胞生物質(zhì)的近似生物組成公式估算，具體如下C: H: N: P" 5: 2: 1: 0.1;培養(yǎng)基由組成微藻源光合微生物細(xì)胞生物質(zhì)的無(wú)機(jī)元素，如 氮、磷、鐵、硅和鎂；基本生長(zhǎng)因子由a、 b、 c三種，其濃度分別為0.3 0.5 g/L、 0.1 0.3g/L和0.2 0.5g/L; pH為7.0 8.5之間。
所述的利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的方法，其采用微藻源光合 微生物的密閉無(wú)菌培養(yǎng)、開(kāi)放半無(wú)菌培養(yǎng)、開(kāi)放非無(wú)菌條件下培養(yǎng)方式； 培養(yǎng)液用蔬菜、肉類(lèi)加工、發(fā)酵和工業(yè)蒸餾的潔凈的有機(jī)液體廢料，并根 據(jù)培養(yǎng)需要添加微藻源光合微生物生長(zhǎng)因子，或用生活污水和降解的植物 廢物為培養(yǎng)液，生產(chǎn)生物柴油、氧氣和肥料，或動(dòng)物、家禽和魚(yú)類(lèi)殘余食 物、屠宰場(chǎng)的廢物為培養(yǎng)液，生產(chǎn)禽、畜和魚(yú)等詞料和肥料。
所述的利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的方法，其微藻源光合微生 物細(xì)胞的分離采取沉淀、過(guò)濾和離心分離的方法。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是1. 本發(fā)明為集束式光纖LED光合生物光照系統(tǒng)，用來(lái)進(jìn)行光合微生物 培養(yǎng)操作彈性大，節(jié)能，可以適于多種光合微生物培養(yǎng)器使用。
2. 本發(fā)明裝置和方法，將微藻源光合微生物與環(huán)境凈化技術(shù)結(jié)合，可 以凈化大型燃煤型工廠的煙道氣中C02、 N0x禾BS0x，是一種十分有效的方 法。
3. 該方法設(shè)備投資少、易于操作、反應(yīng)器中微藻源光合微生物培養(yǎng)密 度高，在凈化污染物的同時(shí)將污染物物資源化利用。
4. 培養(yǎng)介質(zhì)來(lái)源廣泛，可以是富營(yíng)養(yǎng)的生活污水、飼養(yǎng)污水或海水等， 循環(huán)吸收經(jīng)過(guò)除塵后的煙道氣中C02、 NOx和SOx。
5. 光能自養(yǎng)微藻細(xì)胞，利用體內(nèi)所含葉綠素及其它輔助色素，利用光 能進(jìn)行光合作用，吸收和固定C02，以C02為碳源達(dá)到其自身的不斷增長(zhǎng) 和繁殖合成新細(xì)胞物質(zhì)。產(chǎn)生的生物質(zhì)又可作為可再生能源或直接制成飼 料加以利用。
6. 設(shè)備采用獨(dú)特的光纖束LED微藻源光合微生物光源單元和煙道C02 氣分散提升攪拌器。增加了煙道氣二氧化碳與微藻源光合微生物細(xì)胞的接 觸，以消除嚴(yán)重影響微藻源光合微生物繁殖與生長(zhǎng)速率的因素，提高煙道
C02凈化效率。
7. 本發(fā)明利用微藻源光合微生物可生產(chǎn)葉綠素，其生產(chǎn)成本低，反應(yīng) 周期短，培養(yǎng)和分離提取工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。微藻體無(wú)毒，含有豐 富的蛋白質(zhì)和維生素，可以綜合利用。


圖l為本發(fā)明工藝圖； 圖2為本發(fā)明裝置示意圖3為本發(fā)明圓柱式C02光纖束LED微藻源光合微生物光媒介示意圖； 圖4為本發(fā)明版框式C02光纖束LED微藻源光合微生物光媒介示意圖； 圖5為本發(fā)明纏繞式C02光纖束LED微藻源光合微生物光媒介示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
圖2中1. 口、 2.煙道氣C02氣體分散提升攪拌器、3.光纖束LED 微藻源光合生物光傳播媒介模塊、4.光纖束LED微藻源光合生物光傳播媒 介模塊、5.出氣口 6.微藻源光合生物分離單元、7.循環(huán)泵、8.微藻源光 合微生物質(zhì)。
在煙道氣污染控制過(guò)程中，微藻源光合微生物通過(guò)C02光纖束LED光 生物反應(yīng)裝置產(chǎn)生的高密度微藻，并利用微藻源光合微生物凈化煙道氣中 C02等污染的氣體。C02光纖束LED光生物反應(yīng)裝置包括以節(jié)能的LED 為光源和以光纖為光線的傳播媒介的光生物反應(yīng)裝置，以及煙道氣中C02 等污染的氣體采集分散單元與對(duì)煙道氣中C02等污染的氣體起凈化作用的 微藻源光合微生物。體系的LED發(fā)光體通過(guò)光線傳播媒介光纖，將LED 生產(chǎn)的光波向微藻源光合微生物表面?zhèn)鲗?dǎo)，微藻源光合微生物利用光合作 用凈化分散在含有生長(zhǎng)因子的微藻源光合微生物培養(yǎng)液中的煙道氣中C02 等污染的氣體，達(dá)到在凈化大氣污染物的同時(shí)，產(chǎn)生大量的微藻源光合微 生物，這種微生物含有的葉綠素、蛋白質(zhì)和其它有用有機(jī)物。采用本裝置 及污染物資源化方法，可以解決光線在培養(yǎng)液中因生物質(zhì)密度增高產(chǎn)生的 傳播受限制的問(wèn)題，同時(shí)將污染物資源化，即提高能量使用效率，又消除 了污染，是一項(xiàng)實(shí)用性較強(qiáng)的綠色過(guò)程。該方法設(shè)備投資少、易于操作、 反應(yīng)器中微藻源光合微生物培養(yǎng)密度高，在凈化污染物的同時(shí)將污染物物 資源化利用。光合微生物凈化煙道氣C02反應(yīng)凈化裝置是利用微生物的光
合作用將C02從空氣中固定下來(lái)，達(dá)到煙道氣C02凈化的目的的裝置。其
結(jié)構(gòu)如圖1所示。首先，將含有微藻源光合微生物營(yíng)養(yǎng)因子的培養(yǎng)液，泵 入圖1反應(yīng)裝置。然后，經(jīng)過(guò)除塵處理的煙道氣，通過(guò)氣體分散器將C02 氣體均勻地分散于反應(yīng)器內(nèi)，經(jīng)過(guò)以LED藻類(lèi)光源為光源、以光纖為光能 分散系，照射高密度的微藻源光合微生物表面，促進(jìn)煙道氣C02凈化。為了提高凈化效率，C02光纖LED光生物反應(yīng)器可單級(jí)、雙級(jí)和多級(jí)串聯(lián)或 并聯(lián)使用。可以利用C02光纖LED光生物反應(yīng)裝置和微藻源光合微生物凈 化煙道氣中C02。同時(shí)本發(fā)明裝置也可以用來(lái)進(jìn)行光合微生物培養(yǎng)。
利用本發(fā)明微藻源光合微生物C02光纖束LED光生物反應(yīng)器，可以進(jìn) 行微藻源光合微生物的高密度培養(yǎng)，以實(shí)現(xiàn)立體高效化微藻源光合微生物 的工業(yè)化培養(yǎng)和環(huán)境污染控制需求。具體技術(shù)過(guò)程是將含有微藻源光合微 生物營(yíng)養(yǎng)因子的培養(yǎng)液，泵入經(jīng)過(guò)的圖1反應(yīng)裝置，并接種微藻源光合微 生物。然后，將經(jīng)過(guò)除塵處理的煙道氣，通過(guò)氣體分散器使co2氣體均勻 地分散于反應(yīng)器內(nèi)，適當(dāng)控制空氣C02的比例，經(jīng)過(guò)以LED藻類(lèi)光源為 光源、以光纖束為光能分散系，照射高密度的微藻源光合微生物表面，通 過(guò)微藻源光合微生物的同化作用，固定C02并將其轉(zhuǎn)化含有大量蛋白質(zhì)、 脂肪、碳水化合物、必需氨基酸和豐富的維生素及鐵、鋅、鈣、鉀等礦物 質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富全面的良好的畜牧業(yè)等的原料。為促進(jìn)煙道氣C02凈化。為了
提高凈化效率，C02光纖束LED光生物反應(yīng)器可單級(jí)、雙級(jí)和多級(jí)串聯(lián)或 并聯(lián)使用。同時(shí)，C02光纖束LED光生物反應(yīng)光源部分還可以與其他類(lèi)型 的反應(yīng)器結(jié)合，以達(dá)到高效節(jié)能的效果。
微藻源光合微生物細(xì)胞培養(yǎng)是利用光合作用。微藻源光合微生物生長(zhǎng) 需要光、二氧化碳、水和無(wú)機(jī)鹽，溫度必須保持在20 35°C。微藻源光合 微生物細(xì)胞生物質(zhì)大約含有50%的碳，所有的碳都是來(lái)自于二氧化碳。最小 營(yíng)養(yǎng)需求可以用微藻源光合微生物細(xì)胞生物質(zhì)的近似生物組成公式估算，
具體如下C: H: N: P & 5: 2: 1: 0.1。培養(yǎng)基由組成微藻源光合微生
物細(xì)胞生物質(zhì)的無(wú)機(jī)元素，如氮、磷、鐵、硅和鎂等。基本生長(zhǎng)因子由a、 b、 c三種，其濃度分別為0.3 0.5 g/L、 0.1 0.3g/L和0.2 0.5g/L。 pH 根據(jù)C02處理濃度和處理量及反應(yīng)時(shí)間要求而定，通?？刂圃?.0 8.5之 間。
利用C02光纖束LED光生物反應(yīng)裝置和微藻源光合微生物凈化煙道氣中C02，可以采用微藻源光合微生物的密閉無(wú)菌培養(yǎng)、開(kāi)放半無(wú)菌培養(yǎng)、 開(kāi)放非無(wú)菌條件下培養(yǎng)等方式。培養(yǎng)液可以用蔬菜、肉類(lèi)加工、發(fā)酵和工 業(yè)蒸餾的潔凈的有機(jī)液體廢料，并根據(jù)培養(yǎng)需要添加一定量的微藻源光合 微生物生長(zhǎng)因子。也可以用生活污水和降解的植物廢物為培養(yǎng)液，生產(chǎn)生 物柴油、氧氣和肥料等。還可以動(dòng)物、家禽和魚(yú)類(lèi)等殘余食物、屠宰場(chǎng)的 廢物等為培養(yǎng)液，生產(chǎn)禽、畜和魚(yú)等飼料和肥料。
C02光纖束LED光生物反應(yīng)裝置可以通過(guò)自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式控制。 通過(guò)LED生物源光源的人工光照和加溫等人工反應(yīng)條件的控制，消除高密 度模培養(yǎng)中生長(zhǎng)量與培養(yǎng)方式的矛盾，創(chuàng)造較理想人工氣候條件，有利余 微藻源光合微生物凈化煙道氣中C02的高效化。
在利用本發(fā)明時(shí)，根據(jù)產(chǎn)物綜合利用的需要，煙道氣可進(jìn)行前除塵處 理，也可與除塵處理結(jié)合將該系統(tǒng)用于煙道氣終處理。據(jù)研究表明，微藻 源光合微生物通過(guò)光合作用積累0.8-1 kg生物質(zhì)，需要1.7-2.3 kg的C02。 但是，C02在水中的溶解度較低，可利用的C02每升僅為1.76mg/L,遠(yuǎn)不 能滿足微藻源光合微生物生長(zhǎng)和去除煙道氣污染物的需要，因此通過(guò)射流 加壓溶氣和調(diào)節(jié)pH等方法可提高C02的凈化效率和生物質(zhì)產(chǎn)量。
微藻源光合微生物菌體易受多種因素的影響，發(fā)生集聚和沉降現(xiàn)象，
在利用本發(fā)明時(shí)，可通過(guò)煙道C02氣分散提升器來(lái)消除嚴(yán)重影響微藻源光 合微生物繁殖與生長(zhǎng)速率的因素。煙道C02氣分散提升器由上下交錯(cuò)并具 有多個(gè)氣水兩項(xiàng)溶氣射流頭的多環(huán)結(jié)構(gòu)組成。攪拌、提升和溶氣一體化， 增加了空氣、二氧化碳與微藻源光合微生物細(xì)胞的接觸，提高煙道C02凈 化效率。
微藻源光合微生物細(xì)胞的分離是收獲的關(guān)鍵，可采取沉淀、過(guò)濾和離 心分離的方法。由于，本發(fā)明是在微藻源光合微生物細(xì)胞高培養(yǎng)密度下進(jìn) 行的，因此離心方式的分離，可以得到產(chǎn)品質(zhì)量好的產(chǎn)品。微藻源光合微 生物細(xì)胞經(jīng)離心分離、洗滌，濕菌體粉碎，利用有機(jī)提取劑振蕩浸提類(lèi)葉綠素等有用物質(zhì)。有機(jī)提取物再經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收有機(jī)提取劑，并得到粗產(chǎn)
叩o
本發(fā)明裝置也可以用來(lái)進(jìn)行光合微生物培養(yǎng)。利用本發(fā)明裝置和方法， 將微藻源光合微生物與環(huán)境凈化技術(shù)結(jié)合，凈化大型燃煤型工廠的煙道氣 中C02、 NOx和SOx，是一種十分有效的方法，該方法設(shè)備投資少、易于操 作、反應(yīng)器中微藻源光合微生物培養(yǎng)密度高，在凈化污染物的同時(shí)將污染 物物資源化利用。培養(yǎng)介質(zhì)為富營(yíng)養(yǎng)的生活污水或海水，循環(huán)吸收煙道氣 中C02、 NOx和SOx。光能自養(yǎng)微藻細(xì)胞，利用體內(nèi)所含葉綠素及其它輔助
色素，利用光能進(jìn)行光合作用，吸收和固定C02，以C02為碳源達(dá)到其自
身的不斷增長(zhǎng)和繁殖合成新細(xì)胞物質(zhì)。產(chǎn)生的生物質(zhì)又可作為可再生能源 或直接制成飼料加以利用。C02光纖束LED光生物反應(yīng)煙道氣凈化裝置包 括.-以節(jié)能的LED為光源和以光纖為光線的傳播媒介的光生物反應(yīng)裝置， 以及煙道氣中C02等污染的氣體采集分散提升攪拌單元與對(duì)煙道氣中C02 等污染的氣體起凈化作用的微藻源光合微生物和生長(zhǎng)因子。 實(shí)施方案一
微藻源光合微生物C02光纖束LED生物反應(yīng)器包括反應(yīng)器、光纖束 LED微藻源光合微生物光源、煙道C02氣分散提升攪拌器、保溫系統(tǒng)、進(jìn) 出料系統(tǒng)和pH控制系統(tǒng)操作單元等。微藻源光合微生物培養(yǎng)液通過(guò)原料泵 進(jìn)入圖1反應(yīng)裝置，通過(guò)接種入口接入微藻源光合微生物。經(jīng)除塵處理的 煙道氣，通過(guò)氣體分散提升攪拌器加速溶氣、攪拌與混合，使煙道氣二氧 化碳以合適的比例進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)以LED藻類(lèi)光源為光源、以光纖束為 光能分散系，照射高密度的微藻源光合微生物表面。C02光纖束LED光生 物反應(yīng)器可單級(jí)使用。同時(shí)，C02微藻源光合微生物生長(zhǎng)需要光、二氧化碳、 水和無(wú)機(jī)鹽，溫度必須保持在20 35°C。營(yíng)養(yǎng)需求可以用微藻源光合微生
物細(xì)胞生物質(zhì)的近似生物組成公式估算，具體如下C: H: N: P & 5: 2: 1: 0.1。培養(yǎng)基由組成微藻源光合微生物細(xì)胞生物質(zhì)的無(wú)機(jī)元素，基本生長(zhǎng)因子有a、 b、 c三種，其濃度分別為0.3 0.5 g/L、 0.1 0.3g/L和0.2 0.5g/L。 pH根據(jù)C02處理濃度和處理量及反應(yīng)時(shí)間要求而定，通?？刂圃?7.0 8.5之間。通過(guò)微藻源光合微生物的同化作用，凈化C02并將其轉(zhuǎn)化含 有大量蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、必需氨基酸和豐富的維生素等營(yíng)養(yǎng)豐 富全面的良好的畜牧業(yè)等的原料。在利用本發(fā)明反應(yīng)裝置時(shí)，可以通過(guò)自 動(dòng)和手動(dòng)兩種方式控制。通過(guò)LED生物源光源的人工光照和加溫等人工反 應(yīng)條件的控制，消除高密度模培養(yǎng)中生長(zhǎng)量與培養(yǎng)方式的矛盾，創(chuàng)造較理 想人工氣候條件，有利余微藻源光合微生物凈化煙道氣中C02的高效化。 微藻源光合微生物通過(guò)光合作用積累0.8-1 kg生物質(zhì)，需要1.7-2.3 kg的
C02。通過(guò)煙道C02氣分散提升攪拌器來(lái)消除嚴(yán)重影響微藻源光合微生物繁
殖與生長(zhǎng)速率的因素。由上下交錯(cuò)并具有多個(gè)氣水兩項(xiàng)溶氣射流頭的多環(huán) 結(jié)構(gòu)組成的攪拌、提升和溶氣一體化操作單元，可以增加二氧化碳與微藻 源光合微生物細(xì)胞的接觸。
微藻源光合微生物細(xì)胞的分離是收獲采用微藻源光合微生物細(xì)胞離心 分離收取生物質(zhì)，通過(guò)洗滌、濕菌體粉碎，利用有機(jī)提取劑振蕩浸提類(lèi)葉綠 素等有用物質(zhì)。有機(jī)提取物再經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收有機(jī)提取劑，并得到粗產(chǎn) 品。剩余物質(zhì)可用作肥料和飼料等
利用本發(fā)明裝置和方法，可以將微藻源光合微生物與環(huán)境凈化技術(shù)結(jié) 合，凈化大型燃煤型工廠的煙道氣中C02、NOx和SOx。該方法設(shè)備投資少、 易于操作、反應(yīng)器中微藻源光合微生物培養(yǎng)密度高，在凈化污染物的同時(shí) 將污染物物資源化利用。培養(yǎng)介質(zhì)為富營(yíng)養(yǎng)的生活污水或海水，循環(huán)吸收
煙道氣中C02等污染氣體。
實(shí)施方案二
實(shí)施方案二與實(shí)施方案一基本相同，不同之處在于C02光纖束LED光 生物反應(yīng)器可雙級(jí)串聯(lián)或并聯(lián)使用。經(jīng)過(guò)除塵處理的煙道氣，通過(guò)氣體分 散將C02氣體均勻地分散于反應(yīng)器內(nèi)，經(jīng)過(guò)以LED藻類(lèi)光源為光源、以光纖為光能分散系，照射高密度的微藻源光合微生物表面，促進(jìn)煙道氣C02 凈化。微藻源光合微生物細(xì)胞高培養(yǎng)密度下進(jìn)行進(jìn)行，并采用離心方式的 分離，可以得到產(chǎn)品質(zhì)量好的產(chǎn)品。微藻源光合微生物細(xì)胞經(jīng)離心分離、 洗滌，濕菌體粉碎,利用有機(jī)提取劑振蕩浸提類(lèi)葉綠素等有用物質(zhì)。有機(jī)提 取物再經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收有機(jī)提取劑，并得到粗產(chǎn)品。 實(shí)施方案三
實(shí)施方案三與實(shí)施方案二和實(shí)施方案一基本相同，不同之處在于C02
光纖束LED光生物反應(yīng)器可多級(jí)串聯(lián)或并聯(lián)使用。微藻源光合微生物與環(huán) 境凈化技術(shù)結(jié)合，通過(guò)調(diào)節(jié)pH、微藻源光合微生物生長(zhǎng)因子、煙道氣與空 氣稀釋比，可以凈化大型燃煤型工廠的煙道氣中C02、 NOx和SOx。產(chǎn)生的 生物質(zhì)可作為可再生能源或直接制成詞料加以利用。
權(quán)利要求
1.利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的裝置，包括有光纖束LED微藻源光合生物光傳播媒介模塊、微藻源光合生物分離單元、循環(huán)泵、微藻源光合微生物煙道氣CO2光纖束LED光生物反應(yīng)器、集束式光纖LED光合生物光照系統(tǒng)、以及煙道氣體分散提升攪拌器組合而成的二氧化碳凈化體系，其特征在于氣體分散提升攪拌器由上下交錯(cuò)并具有多個(gè)氣水兩項(xiàng)溶氣射流頭的多環(huán)結(jié)構(gòu)組成，CO2光纖束LED光生物反應(yīng)器為單級(jí)或雙級(jí)或多級(jí)串聯(lián)或并聯(lián)，CO2光纖束LED光生物反應(yīng)裝置中的光纖束LED微藻源光合微生物光源為光源和光能分散系、為一端連接的束狀、或網(wǎng)狀、片狀或光纖束纏繞體、制成模塊化組件在光合微生物培養(yǎng)器中。
2. 利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的方法，其特征在于具體過(guò)程是 將含有微藻源光合微生物營(yíng)養(yǎng)因子的培養(yǎng)液泵入反應(yīng)裝置、并接種微藻源 光合微生物，然后，將經(jīng)過(guò)除塵處理的煙道氣、通過(guò)氣體分散器使C02氣 體均勻地分散于反應(yīng)器內(nèi)，控制空氣C02的比例，經(jīng)過(guò)以LED藻類(lèi)光源 為光源、以光纖束為光能分散系，照射高密度的微藻源光合微生物表面， 通過(guò)微藻源光合微生物的同化作用，固定C02并將其轉(zhuǎn)化含有大量蛋白質(zhì)、 脂肪、碳水化合物、必需氨基酸和豐富的維生素及鐵、鋅、鈣、鉀等礦物 質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富全面的良好的畜牧業(yè)等的原料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的方法， 其特征在于微藻源光合微生物生長(zhǎng)條件為光、二氧化碳、水和無(wú)機(jī)鹽，溫度 保持在20 35°C;微藻源光合微生物細(xì)胞生物質(zhì)50%的碳來(lái)自于二氧化碳， 最小營(yíng)養(yǎng)需求用微藻源光合微生物細(xì)胞生物質(zhì)的近似生物組成公式估算， 具體如下C: H: N: P " 5: 2: 1: 0.1;培養(yǎng)基由組成微藻源光合微生 物細(xì)胞生物質(zhì)的無(wú)機(jī)元素，如氮、磷、鐵、硅和鎂；基本生長(zhǎng)因子由a、 b、 c三種，其濃度分別為0.3 0.5 g/L、 0.1 0.3g/L和0.2 0.5g/L; pH為,7.0 8.5之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的方法， 其特征在于采用微藻源光合微生物的密閉無(wú)菌培養(yǎng)、開(kāi)放半無(wú)菌培養(yǎng)、開(kāi) 放非無(wú)菌條件下培養(yǎng)方式；培養(yǎng)液用蔬菜、肉類(lèi)加工、發(fā)酵和工業(yè)蒸餾的 潔凈的有機(jī)液體廢料，并根據(jù)培養(yǎng)需要添加微藻源光合微生物生長(zhǎng)因子， 或用生活污水和降解的植物廢物為培養(yǎng)液，生產(chǎn)生物柴油、氧氣和肥料， 或動(dòng)物、家禽和魚(yú)類(lèi)殘余食物、屠宰場(chǎng)的廢物為培養(yǎng)液，生產(chǎn)禽、畜和魚(yú) 等詞料和肥料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的方法， 其特征在于微藻源光合微生物細(xì)胞的分離采取沉淀、過(guò)濾和離心分離的方 法。
全文摘要
利用微藻源光合微生物凈化煙道氣的裝置及其方法，涉及一種環(huán)境生物資源化工程。體系的LED微藻源光合微生物友好發(fā)光體通過(guò)光線傳播媒介光纖，將LED生產(chǎn)的光波向微藻源光合微生物表面?zhèn)鲗?dǎo)，微藻源光合微生物利用光合作用凈化分散在含有生長(zhǎng)因子的微藻源光合微生物培養(yǎng)液中的煙道氣中CO₂等污染的氣體，達(dá)到在凈化大氣污染物的同時(shí)，產(chǎn)生大量的微藻源光合微生物，這種微生物含有的葉綠素、蛋白質(zhì)和其它有用有機(jī)物。本發(fā)明將污染物資源化，即提高能量使用效率，又消除了污染，是一項(xiàng)實(shí)用性較強(qiáng)的綠色過(guò)程。該方法設(shè)備投資少、易于操作、反應(yīng)器中微藻源光合微生物培養(yǎng)密度高，在凈化污染物的同時(shí)將污染物物資源化利用。
文檔編號(hào)B01D53/84GK101574623SQ200910011880
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者黎 王 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工學(xué)院