專利名稱：一種以CO₂為原料的塔式微藻養(yǎng)殖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種以C02為原料的塔式微藻養(yǎng)殖裝置，它屬于生物化工設(shè)備領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
當(dāng)前一個(gè)重要的環(huán)境問題是全球變暖，其直接原因是大氣中C02和其它溫室氣體濃度增加，而所有溫室效應(yīng)氣體中，0)2對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)占60%。減少溫室氣體排放，進(jìn)行C02捕集與封存首當(dāng)其沖。盡管《京都議定書》第一階段不要求我國(guó)減排，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)不會(huì)造成直接影響。但我國(guó)第二階段不可
能再享受免排待遇，如果不采取行動(dòng)，世界減排任務(wù)也不可能完成。只有超前開發(fā)C02捕集與封存技術(shù)及設(shè)備作為技術(shù)儲(chǔ)備才能未雨綢繆，在保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)同時(shí)又履行減排的莊嚴(yán)承諾。C02回收技術(shù)
的工藝主要有物理吸收法、化學(xué)吸收、膜分離、冷凍分級(jí)分離、分子篩吸附、浮石吸附和微藻生物法
等，但前六種方法回收后C02需要封存，利用微藻生物法可同時(shí)實(shí)現(xiàn)C02捕集與固定并副產(chǎn)生物質(zhì)能，
具有環(huán)境、能源和資源綜合效應(yīng)。
2007年以色列錫姆生物技術(shù)公司開發(fā)出一項(xiàng)新技術(shù)，利用發(fā)電廠排放的二氧化碳養(yǎng)殖海藻，進(jìn)而從中制取生物燃料。2004年他們?cè)诎⑹部寺“l(fā)電廠的一個(gè)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)建立了試驗(yàn)性海藻農(nóng)場(chǎng)。該農(nóng)場(chǎng)由8個(gè)海藻池組成，占地l/4英畝。附近一家煤發(fā)電廠釋放出的部分煙氣直接輸送到海藻池中，煙氣中的二氧化碳被海藻吸收后，不僅有效地促進(jìn)了海藻的生長(zhǎng)，同時(shí)也減少了溫室氣體。煙塵中的其他有害物質(zhì)，則通過一個(gè)特殊的過濾系統(tǒng)予以凈化。經(jīng)過培養(yǎng)，海藻長(zhǎng)勢(shì)迅猛，產(chǎn)量大大提高，這為用海藻制取生物燃料提供了原料保障。GreenFuel公司的"排放物生產(chǎn)生物燃料"技術(shù)采用海藻對(duì)電廠煙氣和其他C02連續(xù)排放源排出的C02進(jìn)行循環(huán)利用。在Redhawk電廠內(nèi)，特定設(shè)計(jì)的管道用于捕集和運(yùn)送來自煙囪的C02排放物，送入含有海藻的特定容器。在存在陽光條件下，海藻消耗C02。 一旦海藻增長(zhǎng)而獲收，它的淀粉就可轉(zhuǎn)化為乙醇，它的類脂體可轉(zhuǎn)化為生物柴油，同時(shí)它的蛋白可轉(zhuǎn)化為家畜用髙級(jí)食品。
國(guó)際上，目前微藻規(guī)模化人工培養(yǎng)主耍有開放池和封閉光生物反應(yīng)器兩類方式。開放式培養(yǎng)(如循環(huán)跑道池)相對(duì)簡(jiǎn)單、投資低，但該方式培養(yǎng)條件變化較大，微藻產(chǎn)率低，并存在嚴(yán)重的生物污染。封閉式光生物反應(yīng)器全年生產(chǎn)期較長(zhǎng)、能夠維持較高的藻液濃度、能一定程度地降低采收成本、能夠控制培養(yǎng)條件、更易于控制生物污染、培養(yǎng)微藻的產(chǎn)率更高，雖然投資費(fèi)用相對(duì)較大，但已經(jīng)成為該領(lǐng)域研發(fā)主要趨勢(shì)。
封閉式光生物反應(yīng)器形式目前主要有垂直柱式(如氣升式反應(yīng)器)、管式、板式、以及其它特殊類型(如光導(dǎo)纖維光生物反應(yīng)器)。氣升式反應(yīng)器提供藻液流動(dòng)力，有助于溶碳脫氧，并且對(duì)藻體的剪切作用較小，動(dòng)力消耗也不大，解決了溶氧積累問題。管式反應(yīng)器的單位體積產(chǎn)率與管徑有直接關(guān)系。管徑越大體積產(chǎn)率越小。管徑的減小，對(duì)反應(yīng)器的放大有負(fù)面影響，主要限制了管式光生物反應(yīng)器的總體積的增加。板式反應(yīng)器光路長(zhǎng)度太窄，大大地限制了反應(yīng)器的放大潛力。光導(dǎo)纖維光生物反應(yīng)器的生產(chǎn)制作成木是極昂貴的，在可以預(yù)見的將來很難應(yīng)用于微藻商業(yè)化生產(chǎn)。
三、 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就在于避免上述技術(shù)的不足之處而提供一種以C02為原料的塔式微藻養(yǎng)殖裝置，
它主要由C02氣入口、養(yǎng)殖塔殼體、塔板、升氣管、帽罩、降液管、溢流堰、隔板、尾氣出口等組成。從養(yǎng)殖塔殼體底部開始每隔3-10層塔板形成一個(gè)塔段，養(yǎng)殖塔分成2~50個(gè)塔段；每個(gè)塔段下部設(shè)置一個(gè)C02氣入口，上部設(shè)置一個(gè)尾氣出口；塔段間氣體通道用隔板隔開，液體通過降液管連通；養(yǎng)殖塔最底部設(shè)有液體采出口，最頂部設(shè)有液體入口；每層塔板下部安裝有電源燈；每層塔板上部安裝有多個(gè)升氣管，入口端有降液管，出口端設(shè)置溢流堰；升氣管的開孔率占塔板截面的6°/^50%，升氣管為直管型、錐管型、矩形體或梯形體，升氣管入口為平口或八字形，升氣管外面設(shè)置帽罩；帽罩上頂部開孔，孔形狀為圓孔、條形孔、菱形孔或百葉窗形等，開孔率大于或等于塔板的開孔率。四

附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2為升氣管入口的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖的圖面設(shè)明如下
1、 C02氣入口 2、養(yǎng)殖塔殼體3、尾氣出口 4、隔板5、塔板6、升氣管7、帽罩8、溢
3流堰9、降液管10、帽罩孔11、液體出口 12、液體入口 13、升氣管入口 14、電源燈
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例來詳述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。五具體實(shí)施方式
在實(shí)際設(shè)計(jì)和制造中，本實(shí)用新型是從養(yǎng)殖塔殼體(2)底部開始每隔3-10層塔板(5)形成一個(gè)塔段，養(yǎng)殖塔分成2~50個(gè)塔段；每個(gè)塔段下部設(shè)置一個(gè)C02氣入口 (1),上部設(shè)置一個(gè)尾氣出口 (3);塔段間氣體通道用隔板(4)隔開，液體通過降液管(9)連通；養(yǎng)殖塔最底部設(shè)有液體出口 (11),最頂部設(shè)有液體入口 (12);每層塔板(5)下部安裝有電源燈(14):每層塔板(5)上部安裝有多個(gè)升氣管(6)，入口端有降液管(9)，出口端設(shè)置溢流堰(8);升氣管(6)的開孔率占塔板(5)截面的6%~50%，升氣管(6)為直管型、錐管型、矩形體或梯形體，升氣管入口 (13)為平口或八字形，升氣管(6)外面設(shè)置帽罩(7);帽罩(7)上頂部開有帽罩孔(10),孔形狀為圓孔、條形孔、菱形孔或百葉窗形等，開孔率大于或等于塔板的開孔率。
附圖2中(A)為平孔，(B)為八字形孔。
在實(shí)際操作時(shí)，C02氣由每個(gè)塔段下部的C02氣入口 (1)進(jìn)入養(yǎng)殖塔殼體(2)，通過塔段的每層塔板立體傳質(zhì)，供給微藻生長(zhǎng)原料，解析微藻產(chǎn)生的氧氣，最后經(jīng)塔段上部的尾氣出口 (3)排出；含有微藻種的水從養(yǎng)殖塔最頂部的液體入口 (12)加入，錯(cuò)流流過每層塔板，貧含微藻種的液體從升氣管(6)底部通過升氣管(6)和帽罩(7)的夾縫流到升氣管(6)頂部與升氣管(6)內(nèi)流入的C02氣混合、提升、攪拌，然后從帽罩孔(10)噴出，實(shí)現(xiàn)氣液立體傳質(zhì)在電源燈(14)的光照下，微藻得到生長(zhǎng)原料發(fā)生光合作用得到生長(zhǎng)，水中所含的微藻生成氧解吸；含微藻的液體通過降液管(9)從養(yǎng)殖塔最頂部的液體入口 (12)流到養(yǎng)殖塔最底部的液體出口 (11)，得到生長(zhǎng)后的微藻通過離心分離，成熟藻分出作為生物原料，未成熟小藻和水加入養(yǎng)料再次循環(huán)問養(yǎng)殖塔最頂部的液體入口 (12)。
本實(shí)用新型所提出的一種以C02為原料的塔式微藻養(yǎng)殖裝置的優(yōu)點(diǎn)是分級(jí)進(jìn)氣塔式微藻養(yǎng)殖裝置綜合垂直柱式(如氣升式反應(yīng)器)、管式和板式反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，立體布置，占地面積小，有助于溶碳脫氧，并且對(duì)藻體的剪切作ffl較小，動(dòng)力消耗也不人，解決了溶氧積累問題，易于放大和工廠化生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種以CO2為原料的塔式微藻養(yǎng)殖裝置，由CO2氣入口、養(yǎng)殖塔殼體、塔板、升氣管、帽罩、降液管、溢流堰、隔板、尾氣出口等組成，其技術(shù)特征是從養(yǎng)殖塔殼體底部開始每隔3-10層塔板形成一個(gè)塔段，養(yǎng)殖塔分成2～50個(gè)塔段；每個(gè)塔段下部設(shè)置一個(gè)CO2氣入口，上部設(shè)置一個(gè)尾氣出口；塔段間氣體通道用隔板隔開，液體通過降液管連通；養(yǎng)殖塔最底部設(shè)有液體采出口，最頂部設(shè)有液體入口；每層塔板下部安裝有電源燈；每層塔板上部安裝有多個(gè)升氣管，入口端有降液管，出口端設(shè)置溢流堰，升氣管外面設(shè)置帽罩，帽罩上頂部開有帽罩孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所提供的一種以C02為原料的塔式微藻養(yǎng)殖裝置，其特征在于升氣管的開孔率占塔 板截面的6°/^50%,升氣管為直管型、錐管型、矩形體或梯形體，升氣管入口為平口或八字形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所提供的一種以C02為原料的塔式微藻養(yǎng)殖裝置，其特征在于帽罩孔形狀為圓孔、 條形孔、菱形孔或百葉窗形等，開孔率人于或等丁塔板的開孔率。
專利摘要一種以CO₂為原料的塔式微藻養(yǎng)殖裝置，它主要由CO₂氣入口、養(yǎng)殖塔殼體、塔板、升氣管、帽罩、降液管、溢流堰、隔板、尾氣出口等組成。將從底部開始每隔3-10層塔板形成一個(gè)塔段，下部設(shè)置一個(gè)CO₂氣入口，上部設(shè)置一個(gè)尾氣出口，塔段間氣體通道用隔板隔開；每層塔板下部安裝有電源燈，每層塔板上部安裝有多個(gè)升氣管，升氣管外面設(shè)置帽罩，入口端有降液管，出口端設(shè)置溢流堰；帽罩上頂部開孔，開孔率大于塔板的開孔率。
文檔編號(hào)C12M1/04GK201301314SQ20082017700
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者喬英云, 田原宇, 蓋希坤 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)