利用廢氣使光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種使光養(yǎng)生物質(zhì)在生物反應(yīng)器內(nèi)生長(zhǎng)的方法，所述光養(yǎng)生物質(zhì)例如是微觀藻類或光合作用細(xì)菌。所述方法包括：向生物反應(yīng)器中提供至少一部分的富含二氧化碳的產(chǎn)品材料，從而使所述光養(yǎng)生物質(zhì)進(jìn)行光合生長(zhǎng)，所述提供至少一部分的所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料使得與包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料相比提高了所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料中的二氧化碳濃度，所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料是通過(guò)對(duì)包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料進(jìn)行處理來(lái)提供的，所述包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料是通過(guò)氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程獲得的，例如是通過(guò)對(duì)在工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行洗滌獲得的。
【專利說(shuō)明】利用廢氣使光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使生物質(zhì)生長(zhǎng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了產(chǎn)生燃料來(lái)源，已廣泛培養(yǎng)光養(yǎng)生物。來(lái)自工業(yè)過(guò)程中的廢氣也已被用來(lái)促進(jìn)光養(yǎng)生物的生長(zhǎng)，這是通過(guò)為光養(yǎng)生物供應(yīng)在光合作用中需要消耗的二氧化碳來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)提供用于此目的的廢氣，可減少對(duì)環(huán)境的破壞并且可產(chǎn)生潛在的有用的燃料來(lái)源。然而，對(duì)于將此方法引入現(xiàn)有設(shè)備中而言，要使此方法更具經(jīng)濟(jì)吸引力，仍然存在挑戰(zhàn)。
[0003]發(fā)明概述
[0004]在一個(gè)方面中，提供了一種使光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)內(nèi)生長(zhǎng)的方法。該方法包括:對(duì)包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生富含二氧化碳的產(chǎn)品材料。所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料中二氧化碳的濃度高于所述包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料中二氧化碳的濃度。至少一部分所述包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料的產(chǎn)生是通過(guò)氣態(tài)廢物的產(chǎn)生過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。向所述反應(yīng)區(qū)供應(yīng)至少一部分所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料，從而使所述光養(yǎng)生物質(zhì)在所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)通過(guò)光合作用生長(zhǎng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]現(xiàn)在將結(jié)合下面的附圖來(lái)描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的方法。
[0006]圖1是本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案的工藝流程圖。
[0007] 圖2是示出本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案中的流體通道的一部分的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]在本說(shuō)明書(shū)的全文中，當(dāng)提及“一些實(shí)施方案”時(shí)其含義是:結(jié)合一些實(shí)施方案所描述的特定特征、構(gòu)造或特性并非必然就是指這些實(shí)施方案。此外，可以任何適當(dāng)?shù)姆绞较嗷ソM合所述特定特征、構(gòu)造或特性。
[0009]參見(jiàn)圖1所示，其提供了一種于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)生長(zhǎng)光養(yǎng)生物質(zhì)的方法。所述反應(yīng)區(qū)10包括在暴露于光合有效光輻射下能用來(lái)進(jìn)行光合作用的反應(yīng)混合物。所述反應(yīng)混合物包含光養(yǎng)生物質(zhì)原料、二氧化碳和水。在一些實(shí)施方案中，所述反應(yīng)區(qū)包含置于含水介質(zhì)內(nèi)的光養(yǎng)生物質(zhì)和二氧化碳。在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)，所述光養(yǎng)生物質(zhì)被設(shè)置成與二氧化碳和水都能進(jìn)行物質(zhì)傳遞交換。
[0010]“光養(yǎng)生物”是在含水介質(zhì)內(nèi)依靠接收光能可通過(guò)光合營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的生物，例如植物細(xì)胞和微生物。所述光養(yǎng)生物為單細(xì)胞或多細(xì)胞。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光養(yǎng)生物是經(jīng)人工改良或基因改造的生物。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光養(yǎng)生物是藻類。在一些實(shí)施方案中，例如，所述藻類是微觀藻類。
[0011]“光養(yǎng)生物質(zhì)”是至少一種光養(yǎng)生物。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光養(yǎng)生物質(zhì)包括多于一種的光養(yǎng)生物。[0012]“反應(yīng)區(qū)10”限定了使所述光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的空間。在一些實(shí)施方案中，例如，于光生物反應(yīng)器12內(nèi)提供所述反應(yīng)區(qū)10。在一些實(shí)施方案中，例如，所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的壓力為大氣壓力。
[0013]“光生物反應(yīng)器12”可為任何構(gòu)造、配置、平整土地或可提供用于生長(zhǎng)光養(yǎng)生物質(zhì)的適當(dāng)環(huán)境的區(qū)域?？赏ㄟ^(guò)為光養(yǎng)生物質(zhì)提供利用光能生長(zhǎng)時(shí)所需的空間從而作為光生物反應(yīng)器12的特定構(gòu)造的實(shí)例包括，但不局限于貯罐、池塘、槽、渠、池、管、管道、渠道和水道。此類光生物反應(yīng)器可為開(kāi)放式、封閉式、部分封閉式、覆蓋式或部分覆蓋式。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光生物反應(yīng)器12是一開(kāi)放式池塘，此時(shí)所述池塘容易從周?chē)h(huán)境無(wú)限制地接收原料和光能。在其他實(shí)施方案中，例如，所述光生物反應(yīng)器12是一覆蓋或部分覆蓋的池塘，此時(shí)至少部分阻礙從周?chē)h(huán)境中接收原料。所述光生物反應(yīng)器12包括含有反應(yīng)混合物的反應(yīng)區(qū)10。在一些實(shí)施方案中，所述光生物反應(yīng)器12被配置成可接收光養(yǎng)試劑(以及在某些實(shí)施方案中，可任選的補(bǔ)充養(yǎng)分)的供應(yīng)，以及也被配置成可排放出反應(yīng)區(qū)10內(nèi)生長(zhǎng)的光養(yǎng)生物質(zhì)的構(gòu)造。就此而言，在一些實(shí)施方案中，所述光生物反應(yīng)器12包括用于接收光養(yǎng)試劑和補(bǔ)充養(yǎng)分供應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)入口，以及也包括回收或收獲反應(yīng)區(qū)10內(nèi)生長(zhǎng)的生物質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)出口。在一些實(shí)施方案中，例如，一個(gè)或多個(gè)入口被配置成可按照周期性的或斷續(xù)的時(shí)間間隔暫時(shí)封閉。在一些實(shí)施方案中，例如，一個(gè)或多個(gè)出口被配置成可按照周期性的或斷續(xù)的時(shí)間間隔暫時(shí)封閉或?qū)嵸|(zhì)上封閉。所述光生物反應(yīng)器12被配置成含有在暴露于光合有效光輻射下能用來(lái)進(jìn)行光合作用的反應(yīng)混合物。所述光生物反應(yīng)器12也被配置成具有位于所述光生物反應(yīng)器12內(nèi)用于照射所述光養(yǎng)生物質(zhì)的光合有效光輻射(例如可由太陽(yáng)或其他光源發(fā)射出的波長(zhǎng)介于約400~700nm的光)。所述反應(yīng)混合物經(jīng)光合有效光輻射的照射可使所述光養(yǎng)生物質(zhì)產(chǎn)生光合作用及生長(zhǎng)。在一些實(shí)施方案中，例如，通過(guò)置于光生物反應(yīng)器12內(nèi)的人造光源14提供所配的光輻射。例如，適當(dāng)?shù)娜嗽旃庠窗ǔ寥胧焦饫w或光導(dǎo)、發(fā)光二極管(LED)、LED帶和熒光。本領(lǐng)域已知的任何LED帶均可適用于所述光生物反應(yīng)器12內(nèi)。在使用沉入式LED的一些實(shí)施方案中，例如，為所述LED供應(yīng)電力的能源包括替代能源例如風(fēng)、光伏電池、燃料電池等。光生物反應(yīng)器12的外部或內(nèi)部可使用熒光作為備用系統(tǒng)。在一些實(shí)施方案中，例如，所配的光線來(lái)自于自然光源16，所述光線是從光生物反應(yīng)器12的外部發(fā)射的并且穿過(guò)傳輸構(gòu)件。在一些實(shí)施方案中，例如，所述傳輸構(gòu)件是光生物反應(yīng)器12外殼結(jié)構(gòu)的一部分，其至少能部分地透過(guò)光合有效光輻射，并且被配置為能將所述光傳輸至反應(yīng)區(qū)10以被光養(yǎng)生物質(zhì)接收。在一些實(shí)施方案中，例如，自然光被太陽(yáng)能集熱器接收、經(jīng)選擇性波長(zhǎng)濾光器過(guò)濾、然后經(jīng)光纖材料或光導(dǎo)傳輸至所述反應(yīng)區(qū)10。在一些實(shí)施方案中，例如，通過(guò)自然光源和人造光源這二者來(lái)提供所述光生物反應(yīng)器12內(nèi)的光合有效光輻射。
[0014]“含水介質(zhì)”是一種包括水的環(huán)境。在一些實(shí)施方案中，例如，所述含水介質(zhì)也包括有助于光養(yǎng)生物質(zhì)存活和生長(zhǎng)的充足養(yǎng)分。在一些實(shí)施方案中，例如，補(bǔ)充養(yǎng)分可包括例如NOx和SOx中其一或二者。適當(dāng)?shù)暮橘|(zhì)已詳述于以下文獻(xiàn)中:Rogers, L.J.和GallonJ.R.的 “Biochemistry of the Algae and Cyanobacteria”(藻類和藍(lán)藻細(xì)菌的生物化學(xué))，牛津 Clarendon 出版社 1988 ;Burlew, John S.的 “Algal Culture:From Laboratoryto Pilot Plant”(藻類培養(yǎng):從實(shí)驗(yàn)室到試驗(yàn)工廠)，Carnegie學(xué)院華盛頓出版社600,華盛頓特區(qū) 1961 (下文稱為“Burlesl961 ”)；和 Round, F.E., The Biology of the Algae(藻類生物學(xué))，紐約圣瑪丁出版社1965;上述文獻(xiàn)分別以引用方式并入本文。一種被稱為“Bold基礎(chǔ)培養(yǎng)基”的適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)成分已詳述于Bold, H.C.1949, The morphologyof Chlamydomonas chlamydogama sp.nov.Bull.Torrey Bot.Club.76:101-8 (衣藻屬chlamydogama 種的形態(tài)學(xué))(也可參見(jiàn) Bischoff, H.W.和 Bold, H.C.1963, PhycologicalStudies IV.Some soil algae from Enchanted Rock and related algal species (藻類研究IV.來(lái)自著魔巖和相關(guān)藻類的一些土壤藻)，德州大學(xué)出版社，6318:1~95 ;以及Stein, J.(編輯),Handbook of Phycological Methods, Culture methods and growthmeasurements (藻類法、培養(yǎng)法和生長(zhǎng)測(cè)定手冊(cè)),劍橋大學(xué)出版社第7~24頁(yè))。
[0015]所述方法包括將二氧化碳供料給反應(yīng)區(qū)10，所述二氧化碳是來(lái)自氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程16排放的氣態(tài)廢物14。所述氣態(tài)廢物14包含二氧化碳，并且所述氣態(tài)廢物的二氧化碳限制所產(chǎn)生的二氧化碳。
[0016]在一些實(shí)施方案中，例如，基于氣態(tài)廢物14的總體積，所述氣態(tài)廢物14包含的二氧化碳的濃度為至少2體積％。在一些實(shí)施方案中，例如，基于氣態(tài)廢物14的總體積，所述氣態(tài)廢物14包含的二氧化碳的濃度為至少4體積％。在一些實(shí)施方案中，例如，氣態(tài)廢物反應(yīng)14還包含N2、CO2, H2O, 02、NOx, SOx, CO、揮發(fā)性有機(jī)化合物(例如來(lái)自未耗盡的燃料的那些)、重金屬、顆粒物和灰分中的一種或多種。在一些實(shí)施方案中，例如，基于氣態(tài)廢物14的總體積，所述氣態(tài)廢物14包含30體積％至60體積％的N2、5體積％至25體積％的02、2體積％至50體積％的CO2、和 O體積％至30體積％的H2O。也可存在其他化合物，但是通常以痕量存在(基于氣態(tài)廢物14的總體積，通常共計(jì)小于5體積％)。
[0017]在一些實(shí)施方案中，例如，除了二氧化碳以外，所述氣態(tài)廢物14還包含有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的生長(zhǎng)的一種或多種其他物質(zhì)。氣態(tài)廢物中有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的生長(zhǎng)的物質(zhì)包括S0X、NOx和NH3。
[0018]在一些實(shí)施方案中，例如，向所述反應(yīng)區(qū)10供應(yīng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料18。在一些實(shí)施方案中，例如，通過(guò)諸如計(jì)量泵之類的泵來(lái)供應(yīng)所述補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料18。在其他實(shí)施方案中，例如，所述補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料18被手動(dòng)供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10。反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物被光養(yǎng)生物質(zhì)所處理或消耗，以及在一些情況下可取的是，再補(bǔ)充所述已被處理或已消耗的營(yíng)養(yǎng)物。一種適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)組合物為“Bold氏基礎(chǔ)培養(yǎng)基”,其已描述于Bold, H.C.1941,The morphology of Chlamydomonas chlamydogama sp.(衣藻屬 chlamydogama 種的形態(tài)學(xué))，Νον.Bull.Torr.Bot.Club.76:101 ~8 (也可參見(jiàn) Bischoff, H.W.和 Bold, H.C.1963，Phycological Studies IV.Some soil algae from Enchanted Rock and related algalspecies (藻類研究IV.來(lái)自著魔巖和相關(guān)藻類的一些土壤藻)，德州大學(xué)出版社，6318:I ~95 ;以及Stein, J.(編輯)Handbook of Phycological Methods, Culture methods andgrowth measurements (藻類法、培養(yǎng)法和生長(zhǎng)測(cè)定手冊(cè))，劍橋大學(xué)出版社第7~24頁(yè))。所述補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料18用于補(bǔ)充反應(yīng)區(qū)內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物，如“Bold氏基礎(chǔ)培養(yǎng)基”，或者其一種或多種溶解的成分。就此而言，在一些實(shí)施方案中，例如，所述補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料18包括“Bold氏基礎(chǔ)培養(yǎng)基”。在一些實(shí)施方案中，例如，所述補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料18包括“Bold氏基礎(chǔ)培養(yǎng)基”的一種或多種溶解的成分，例如NaN03、CaCl2、MgS04、KH2P04、NaCl，或其溶解的組成成分中的其他物質(zhì)。
[0019]在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，配合反應(yīng)區(qū)10內(nèi)光養(yǎng)生物質(zhì)的所需生長(zhǎng)速率來(lái)控制向所述反應(yīng)區(qū)10供應(yīng)所述補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料18的供應(yīng)速率。在一些實(shí)施方案中，例如，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的pH、NO3濃度和傳導(dǎo)率的任意組合來(lái)監(jiān)控對(duì)營(yíng)養(yǎng)物添加所做的調(diào)節(jié)。
[0020]在一些實(shí)施方案中，例如，將補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10，從而補(bǔ)充光生物反應(yīng)器12的反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的水分。在一些實(shí)施方案中，例如，并且如下文中進(jìn)一步所述，所述補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20通過(guò)置換使產(chǎn)物從所述光生物反應(yīng)器12中排出。例如，所述補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20使得產(chǎn)物以溢流方式從光生物反應(yīng)器12中排出。
[0021]在一些實(shí)施方案中，例如，補(bǔ)充含水物料是水或基本上為水。在一些實(shí)施方案中，例如，所述補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20包含下列物質(zhì)中的至少一種:(a)在將所供應(yīng)的廢棄二氧化碳在供應(yīng)至接觸區(qū)34之前冷卻的同時(shí)，從所述所供應(yīng)的廢棄二氧化碳中冷凝出的含水物料；以及(b)從所排放的含有光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202 (參見(jiàn)下文)中分離出的含水物料。在一些實(shí)施方案中，例如，所述補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20來(lái)自獨(dú)立的來(lái)源(即，所述工藝以外的來(lái)源)，例如城市供水203。
[0022]在一些實(shí)施方案中，例如，補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20供應(yīng)自收集了從此過(guò)程的排放物中回收而來(lái)的含水物料的容器，所述補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20例如:(a)在將所供應(yīng)的廢棄二氧化碳在供應(yīng)至接觸區(qū)之前冷卻的同時(shí)，從所述所供應(yīng)的廢棄二氧化碳中冷凝出的含水物料；以及(b)從所排放的含有光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202中分離出的含水物料。在一些實(shí)施方案中，例如，所述容器為沉降柱212的形式(參見(jiàn)下文)。
[0023]在一些實(shí)施方案中，例如，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料18與補(bǔ)充含水物料20混合從而提供富含營(yíng)養(yǎng)物補(bǔ)充含水供料22，并且富含營(yíng)養(yǎng)物補(bǔ)充含水供料22被供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10中。在一些實(shí)施方案中，例如，將補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料18與收集了所排放的含水物料的容器中的補(bǔ)充含水物料20混合。在一些實(shí)施方案中，例如，富含營(yíng)養(yǎng)物補(bǔ)充含水供料18是通過(guò)泵供應(yīng)的。
[0024] 提供了一種包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料。所述包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料包含二氧化碳和一種或多種其他物質(zhì)。所述包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料包含至少一部分的氣態(tài)廢物14，并且包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料的所述至少一部分的氣態(tài)廢物14限定所供應(yīng)的氣態(tài)廢物。從氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程16供應(yīng)至包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料的二氧化碳限定所供給的廢棄二氧化碳。所述所供給的廢二氧化碳是由至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳限定的。包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料的二氧化碳包含所供給的廢二氧化碳。在一些實(shí)施方案中，例如，包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料的二氧化碳是由所供給的廢二氧化碳限定的。在一些實(shí)施方案中，例如，包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料是由所供應(yīng)的氣態(tài)廢物限定的。
[0025]在一些實(shí)施方案中，例如，除了二氧化碳之外，包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料還包含由氣態(tài)廢物14供應(yīng)的一種或多種其他物質(zhì),所述其他物質(zhì)有利于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)器10內(nèi)的生長(zhǎng)。這樣的物質(zhì)的例子包括S0X、NOx和NH3。
[0026]氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程16包括能夠有效產(chǎn)生和排放氣態(tài)廢物14的任何過(guò)程。在一些實(shí)施方案中，例如，將由氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程16排放的至少部分氣態(tài)廢物14供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)
10。由氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程16排放的、并被供應(yīng)至反應(yīng)器10的所述至少部分氣態(tài)廢物14包含來(lái)自氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程16的二氧化碳。在一些實(shí)施方案中，例如，氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程16是燃燒過(guò)程。在一些實(shí)施方案中，例如，在燃燒設(shè)施內(nèi)進(jìn)行所述燃燒過(guò)程。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，所述燃燒過(guò)程使化石燃料(如煤、石油或天然氣)燃燒。例如，所述燃燒設(shè)施是燃燒化石燃料的發(fā)電站、工業(yè)焚燒設(shè)施、工業(yè)爐、工業(yè)用加熱器或內(nèi)燃機(jī)中的任意一種。在一些實(shí)施方案中，例如，所述燃燒設(shè)施是水泥窯。
[0027]對(duì)包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26。在一些實(shí)施方案中，所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26為氣態(tài)。富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26中的二氧化碳限定反應(yīng)區(qū)用濃縮二氧化碳供料(concentrated reaction zonesupply carbon dioxide)。富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26中二氧化碳的濃度高于包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料中的二氧化碳濃度。富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，使得反應(yīng)區(qū)用濃縮二氧化碳供料包含至少一部分所供給的廢二氧化碳。在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)區(qū)用濃縮二氧化碳供料是由至少一部分所供給的廢二氧化碳限定的。這樣，富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳，從而使反應(yīng)區(qū)用濃縮二氧化碳供料包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳。在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)區(qū)用濃縮二氧化碳供料是由至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳限定的。
[0028]在一些實(shí)施方案中，例如，除了二氧化碳以外，所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26包含由氣態(tài)廢物14供給的有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的生長(zhǎng)的一種或多種其他物質(zhì)。這樣的物質(zhì)的例子包括SOx、NOx和NH3。
[0029]在一些實(shí)施方案中，所述的對(duì)包含有效的二氧化碳供料的氣態(tài)原料進(jìn)行處理包括:從分離過(guò)程原料24中分離出富含二氧化碳的分離組分28。所述分離過(guò)程原料24是由至少一部分的包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料24限定的。富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26包含至少一部分富含二氧化碳的分離組分28。在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的分離組分28是氣態(tài)的。富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，并且在 一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳是由至少一部分所供給的廢二氧化碳限定的。這樣，富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳是由至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳限定的。在一些實(shí)施方案中，例如，除了二氧化碳以外，富含二氧化碳的分離組分28還包含由氣態(tài)廢物14供應(yīng)的有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的生長(zhǎng)的一種或多種其他物質(zhì)。這樣的物質(zhì)的例子包括SOpNOj^PNH3。
[0030]在一些實(shí)施方案中，例如，除了二氧化碳以外，所述分離過(guò)程原料24還包含一種或多種其他物質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，例如，分離過(guò)程原料24中的一種或多種其他物質(zhì)是由氣態(tài)廢物14所供應(yīng)的并且有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的生長(zhǎng)。這樣的物質(zhì)的例子包括 SOx、NOx 和 NH3。
[0031][富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳摩爾數(shù)]與[富含二氧化碳的分離組分28中的分離過(guò)程原料24的一種或多種其他物質(zhì)的摩爾數(shù)]之比大于[分離過(guò)程原料24中二氧化碳的摩爾數(shù)]與[分離過(guò)程原料24中的分離過(guò)程原料24的一種或多種其他物質(zhì)的摩爾數(shù)]之比。在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的組分28中的二氧化碳濃度高于分離過(guò)程原料24中的二氧化碳的濃度。
[0032]富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26包含至少一部分的富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳，使得反應(yīng)區(qū)用濃縮二氧化碳供料包含至少一部分富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳。在一些實(shí)施方案中，例如，反應(yīng)區(qū)用濃縮二氧化碳供料是由至少一部分富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳限定的。
[0033] 在一些實(shí)施方案中，例如，所述的從分離過(guò)程原料中分離出富含二氧化碳的分離組分28包括:使分離過(guò)程原料24與有效溶劑化(或溶解)試劑30接觸，從而產(chǎn)生包含溶解的二氧化碳的包含有效二氧化碳供料的中間混合物32。所述接觸使得至少一部分所供應(yīng)的廢二氧化碳溶劑化至(或溶解于)所述有效溶劑化試劑中，并且由此使得形成溶解的二氧化碳。在一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸還可以使得至少一部分所述一種或多種其他物質(zhì)溶劑化至(或溶解于)所述分離過(guò)程原料24中。在一些實(shí)施方案中，例如，被溶劑化(或被溶解)的一種或多種其他物質(zhì)有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的生長(zhǎng)。這樣的物質(zhì)的例子包括 SOx、NOx 和 NH3。
[0034]包含有效二氧化碳供料的中間混合物32含有含二氧化碳的溶液中間物，其中所述含二氧化碳的溶液中間物包含溶解的二氧化碳。溶解的二氧化碳包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中，溶解的二氧化碳是由至少一部分所供給的廢二氧化碳限定的。就此而言，溶解的二氧化碳包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中，其是由至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳限定的。在一些實(shí)施方案中，例如，含二氧化碳的溶液中間物還包含由分離過(guò)程原料24供應(yīng)的一種或多種其他物質(zhì)，所述一種或多種其他物質(zhì)被溶劑化(或被溶解)并且有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的生長(zhǎng)。這樣的物質(zhì)的例子包括SOx、NOx和NH3。
[0035]應(yīng)當(dāng)理解，所述接觸還可以使分離過(guò)程原料24中的至少一部分的所述一種或多種其他物質(zhì)被溶劑化(或被溶解)，但是其程度僅為使上述的[富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳的摩爾數(shù)]與[富含二氧化碳的分離組分28中的分離過(guò)程原料24的一種或多種其他物質(zhì)的摩爾數(shù)]之比、以及[分離過(guò)程原料24中二氧化碳的摩爾數(shù)]與[分離過(guò)程原料24中的分離過(guò)程原料24的一種或多種其他物質(zhì)的摩爾數(shù)]之比的關(guān)系能夠維持。
[0036]所述接觸還使得能夠產(chǎn)生二氧化碳耗盡的氣態(tài)中間物，從而使包含有效二氧化碳供料的中間混合物32包含所述二氧化碳耗盡的氣態(tài)中間物。所述二氧化碳耗盡的氣態(tài)中間物包含一部分的分離過(guò)程原料24。[分離過(guò)程原料24中二氧化碳的摩爾數(shù)]與[分離過(guò)程原料24中的分離過(guò)程原料24的一種或多種其他物質(zhì)的摩爾數(shù)]之比高于[二氧化碳耗盡的氣態(tài)中間物中的二氧化碳的摩爾數(shù)]與[二氧化碳耗盡的氣態(tài)中間物中的分離過(guò)程原料24的一種或多種其他物質(zhì)的摩爾數(shù)]之比。
[0037]在一些實(shí)施方案中，例如，分離過(guò)程原料24與有效溶劑化(或溶解)試劑26的接觸使得一部分的分離過(guò)程原料24被溶劑化(或被溶解)，從而提供了材料耗盡的包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料，并且所述材料耗盡的包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料包含所述二氧化碳耗盡的氣態(tài)中間物，并且在一些實(shí)施方案中，所述材料耗盡的包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料是由所述二氧化碳耗盡的氣態(tài)中間物限定的。
[0038]在一些實(shí)施方案中，例如，分離過(guò)程原料24中的一種或多種其他物質(zhì)包含至少一種相對(duì)難溶的物質(zhì)。相對(duì)于二氧化碳而言，當(dāng)所述有效溶劑化(或溶解)試劑被置于接觸區(qū)內(nèi)時(shí)，所述至少一種相對(duì)難溶的物質(zhì)各自較不易溶于所述有效溶劑化(或溶解)試劑。相對(duì)難溶的物質(zhì)的例子包括N2、O2和CO。
[0039]在一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸是在接觸區(qū)34內(nèi)進(jìn)行的。[0040]在一些實(shí)施方案中，例如，所述有效溶劑化(或溶解)試劑30為含水物料。在一些實(shí)施方案中，例如，所述有效溶劑化(或溶解)試劑30為水或基本上為水，并且所述接觸是在具有介于IOpsia至25psia之間的壓力以及介于2°C至4°C之間的溫度的接觸區(qū)34中進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，例如，所述壓力為大氣壓并且所述溫度為3°C。
[0041]在一些實(shí)施方案中，例如，所述有效溶劑化(或溶解)試劑30是以霧的形式、通過(guò)以下方式被供應(yīng)至接觸區(qū)34內(nèi)的:將有效溶劑化(或溶解)試劑34通過(guò)噴嘴36供應(yīng)至接觸區(qū)34。在一些實(shí)施方案中，例如，所述噴嘴36包括多個(gè)以基本上均勻的間距間隔開(kāi)的噴嘴，從而使氣體至水滴的體積交換最大化。以霧的形式提供所述有效溶劑化(或溶解)試劑30提高了待接觸的有效溶劑化(或溶解)試劑30和分離過(guò)程原料24之間的接觸表面積。在一些實(shí)施方案中，例如，從噴嘴36排放出的所述有效溶劑化(或溶解)試劑包含尺寸介于10微米和2000微米之間的液滴。在一些實(shí)施方案中，所述有效溶劑化(或溶解)試劑30在介于2°C和4°C之間的溫度下通過(guò)噴嘴36排放出。在一些實(shí)施方案中，例如，所排放出的有效溶劑化(或溶解)試劑的溫度為3°C。
[0042]在一些實(shí)施方案中，例如，接觸區(qū)34設(shè)置在接觸槽38內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，例如，接觸槽38包括布置在接觸區(qū)內(nèi)的接觸區(qū)液體材料40。在一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸區(qū)液體材料40具有介于I英尺和5英尺之間的深度。在一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸區(qū)液體材料40布置在接觸槽38的底部。所述接觸區(qū)液體材料40包含有效溶劑化(或溶解)試劑30。在一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸區(qū)液體材料40包含至少一部分的通過(guò)噴嘴36被引入到接觸 區(qū)34中的有效溶劑化(或溶解)試劑30。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸區(qū)液體材料40包含至少一部分的通過(guò)噴嘴36被導(dǎo)入到接觸區(qū)34中并且被收集在接觸槽38的底部的有效溶劑化(或溶解)試劑30。在一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸區(qū)液體材料40包含至少一部分的含二氧化碳的溶液中間物。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸區(qū)液體材料40包含被收集在接觸槽38的底部的含二氧化碳的溶液中間物。分離供料24通過(guò)其被引入到接觸區(qū)34中而流過(guò)接觸區(qū)液體材料40。在一些實(shí)施方案中，例如，分離供料24通過(guò)噴灑器被引入接觸區(qū)液體材料40。
[0043]從包含有效二氧化碳供料的中間混合物32中分離出含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42。所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42包含至少一部分的含二氧化碳的溶液中間物，并且在一些實(shí)施方案中，其是由至少一部分的含二氧化碳的溶液中間物限定的，從而使得所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，并且就此而言其包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳。就此而言，含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42的二氧化碳包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中，其是由至少部分所供給的廢二氧化碳限定的。此外，就此而言，含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42的二氧化碳包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中其是由至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳限定的。
[0044]在一些實(shí)施方案中，例如，所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42包含由分離過(guò)程原料24供應(yīng)的一種或多種其他物質(zhì)，所述一種或多種其他物質(zhì)在接觸區(qū)34中被溶劑化(或被溶解)并且有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的生長(zhǎng)。這樣的物質(zhì)的例子包括SOpNOj^PNHy
[0045]在一些實(shí)施方案中，例如，所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42包含溶解的二氧化碳以及SOx和NOx中的至少一者。
[0046]在一些實(shí)施方案中，例如，所述的將含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42從包含有效二氧化碳供料的中間混合物32中分離出來(lái)包括:通過(guò)重力分離進(jìn)行分離。在一些實(shí)施方案中，例如，所述分離是在接觸區(qū)34中進(jìn)行的。
[0047]在一些實(shí)施方案中，例如，將含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42從包含有效二氧化碳供料的中間混合物32中分離出來(lái)使得接觸操作氣態(tài)副產(chǎn)物44從含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42中分離出來(lái)。所述接觸操作氣態(tài)副產(chǎn)物44包含至少一部分二氧化碳耗盡的氣態(tài)中間物，并且在一些實(shí)施方案中，例如，其是由至少一部分二氧化碳耗盡的氣態(tài)中間物限定的。
[0048]在一些實(shí)施方案中，例如，在將含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42從包含有效二氧化碳供料的中間混合物32中分離出來(lái)的同時(shí)，包含有效二氧化碳供料的中間混合物32的二氧化碳被耗盡，并且在一些實(shí)施方案中，包含有效二氧化碳供料的中間混合物32的一種或多種其他物質(zhì)也被耗盡，從而使得材料耗盡的包含有效二氧化碳供料的中間混合物從含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42中分離出來(lái)，其中所述材料耗盡的包含有效二氧化碳供料的中間混合物包括接觸操作氣態(tài)副產(chǎn)物44。在一些實(shí)施方案中，例如，所述材料耗盡的包含有效二氧化碳供料的中間混合物是由接觸操作氣態(tài)副產(chǎn)物44限定的。
[0049]在一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸操作氣態(tài)副產(chǎn)物44包含N2、O2和CO。在一些實(shí)施方案中，例如，所述接觸操作氣態(tài)副產(chǎn)物44作為廢氣441從接觸槽中排出。
[0050]在一些實(shí)施方案中，例如，在將富含二氧化碳的分離組分28從分離過(guò)程原料24中分離出來(lái)之前，將所供應(yīng)的氣態(tài)廢物本身或作為分離過(guò)程原料24的一部分冷卻。在一些實(shí)施方案中，例如，所供應(yīng)的氣態(tài)廢物在被供應(yīng)至接觸區(qū)34之前被冷卻，從而有利于二氧化碳的溶劑化(或溶解)。在一些實(shí)施方案中，例如，將所供應(yīng)的氣態(tài)廢物冷卻有利于在適合光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的溫度下向反應(yīng)區(qū)10提供物料供應(yīng)。在一些實(shí)施方案中，例如，所供應(yīng)的氣態(tài)廢物被置于介于110°C和150°C之間的溫度下。在一些實(shí)施方案中，例如，所供應(yīng)的氣態(tài)廢物的溫度為約132°C。在一些實(shí)施方案中，所供應(yīng)的氣態(tài)廢物所處的溫度遠(yuǎn)高于此，并且在一些實(shí)施方案中，例如來(lái)自煉鋼廠的氣態(tài)廢物14，其溫度可以高達(dá)500°C。在一些實(shí)施方案中，例如，進(jìn)行冷卻以有利于二氧化碳的溶劑化(或溶解)。在一些實(shí)施方案中，例如，所供應(yīng)的氣態(tài)廢物被冷卻至50°C或更低(在一些實(shí)施方案中，例如，這取決于所供應(yīng)的氣態(tài)廢物中水蒸汽的露點(diǎn))。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，在對(duì)所供應(yīng)的氣態(tài)廢物進(jìn)行冷卻的情況中，在換熱器46 (例如冷凝器)中使所供應(yīng)的氣態(tài)廢物中的全部水蒸氣中的至少一部分得到冷凝，并作為含水物料201從所供應(yīng)的氣態(tài)廢物中分離出來(lái)。在一些實(shí)施方案中，所得含水物料201在該過(guò)程中重復(fù)使用。在一些實(shí)施方案中，例如，所得含水物料201作為補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20重復(fù)使用。在一些實(shí)施方案中，例如，將所述含水物料供應(yīng)至沉降柱212(如下述)。在一些實(shí)施方案中，冷凝使得所供應(yīng)的氣態(tài)廢物與傳熱介質(zhì)68進(jìn)行熱交換，由此使傳熱介質(zhì)48的溫度升高，從而得到經(jīng)加熱的傳熱介質(zhì)48，然后將經(jīng)加熱的傳熱介質(zhì)48供應(yīng)至(例如流至)干燥機(jī)50 (如下述)，由此熱量從經(jīng)加熱的傳熱介質(zhì)48傳遞至富含光養(yǎng)生物質(zhì)的中間產(chǎn)物(其來(lái)源于光生物反應(yīng)器的排出物)，從而干燥富含光養(yǎng)生物質(zhì)中間產(chǎn)物，并由此生成最終的反應(yīng)區(qū)產(chǎn)物52。在一些實(shí)施方案中，例如，在從干燥機(jī)50排出后，傳熱介質(zhì)48再循環(huán)至換熱器46。合適的傳熱介質(zhì)48的例子包括導(dǎo)熱油(thermal oil)和乙二醇溶液。
[0051]使富含二氧化碳的氣態(tài)中間物從含二氧化碳溶液供料42A中釋放出來(lái)。含二氧化碳溶液供料42A包含至少一部分的含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42。在一些實(shí)施方案中，所述含二氧化碳溶液供料42A是由至少一部分的含二氧化碳的溶液產(chǎn)品限定的。富含二氧化碳的氣態(tài)中間物包含含二氧化碳溶液供料42A中的至少一部分的所溶解的二氧化碳。在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的氣態(tài)中間物中的二氧化碳是由含二氧化碳溶液供料42A中的至少一部分的所溶解的二氧化碳限定的。就此而言，富含二氧化碳的氣態(tài)中間物的二氧化碳包含至少一部分所供應(yīng)的廢二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中，其是由至少一部分所供應(yīng)的廢二氧化碳限定的。此外，就此而言，富含二氧化碳的氣態(tài)中間物的二氧化碳包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中，其是由至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳限定的。
[0052]在一些實(shí)施方案中，例如，含二氧化碳溶液供料42A包含由分離過(guò)程原料24供應(yīng)的、被溶劑化(或溶解)并包含在含二氧化碳的溶液產(chǎn)品42中的、并且有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)生長(zhǎng)的一種或多種其他物質(zhì)。這樣的物質(zhì)的例子包括SOpNOj^P NH3。就此而言，在一些實(shí)施方案中，例如，所述的將富含二氧化碳的氣態(tài)中間物從含二氧化碳的溶液原料42A中釋放出來(lái)包括釋放這些一種或多種其他物質(zhì)。
[0053]在一些實(shí)施方案中，例如，所述釋放是通過(guò)降低二氧化碳在含二氧化碳溶液供料42A中的溶解度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)降低二氧化碳在含二氧化碳溶液供料42A中的溶解度，溶解在含二氧化碳溶液供料42A中的二氧化碳以及(在一些實(shí)施方案中)一種或多種其他物質(zhì)分別從其各自的含二氧化碳溶液供料42A中的溶解關(guān)系或關(guān)聯(lián)中釋放出來(lái)。在一些情況下，對(duì)于各種這些材料而言，所述釋放以“冒泡”或“從溶液中出來(lái)”來(lái)表征。[0054]在一些實(shí)施方案中，例如，使二氧化碳在含二氧化碳溶液供料42A中的溶解度下降是通過(guò)升高含二氧化碳溶液供料42A的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在一些實(shí)施方案中，例如，二氧化碳在含二氧化碳溶液供料42A中的溶解度的下降是通過(guò)降低含二氧化碳溶液供料42A的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0055]在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的氣態(tài)中間物從含二氧化碳溶液供料42A中釋放出來(lái)使得形成了貧二氧化碳液體中間物，從而提供了含二氧化碳的混合物54，其含有富含二氧化碳的氣態(tài)中間物和貧二氧化碳液體中間物。
[0056]在一些實(shí)施方案中，例如，在富含二氧化碳的氣態(tài)中間物從含二氧化碳溶液供料42A中釋放出來(lái)的同時(shí)，含二氧化碳溶液供料42A中的二氧化碳被耗盡(并且在一些實(shí)施方案中，一種或多種物質(zhì)也被耗盡)，從而形成材料耗盡的含二氧化碳溶液供料42A，其中材料耗盡的含二氧化碳溶液供料42A包含貧二氧化碳液體中間物。在一些實(shí)施方案中，例如，材料耗盡的含二氧化碳的溶液產(chǎn)物限定了貧二氧化碳液體中間物。
[0057]富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56是從含二氧化碳的混合物54中分離出來(lái)的。富含二氧化碳?xì)鈶B(tài)回收產(chǎn)物56包含至少一部分的富含二氧化碳的氣態(tài)中間物，并且在一些實(shí)施方案中，其是由至少一部分的富含二氧化碳的氣態(tài)中間物限定的，從而使得富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56包含至少一部分的所供給的廢二氧化碳，并且就此而言包含至少一部分的所產(chǎn)生的二氧化碳。就此而言，富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56中的二氧化碳包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中，其是由至少一部分所供給的廢二氧化碳限定的。此外，就此而言，富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56中的二氧化碳包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中，其是由至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳限定的。[0058]在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56包含由分離過(guò)程原料24供應(yīng)的、被溶劑化(或溶解)然后被供應(yīng)至含二氧化碳溶液供料42A中的、并且有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)生長(zhǎng)的一種或多種其他物質(zhì)。這樣的物質(zhì)的例子包括S0X、NOj^P
NH3。
[0059]在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物也包含SOx和NOx中的至少一者。在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的回收產(chǎn)物56中的二氧化碳的濃度占所述產(chǎn)物56的總體積的至少90體積％。在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56為基本上純的二氧化碳。
[0060]在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56從含二氧化碳的混合物54中分離出來(lái)這一過(guò)程包括通過(guò)重力分離進(jìn)行分離。在一些實(shí)施方案中，例如，所述分離是在接觸區(qū)中進(jìn)行的。
[0061]在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56從含二氧化碳的混合物54中的分離使得貧二氧化碳液體產(chǎn)品58從富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56中分離出來(lái)。所述貧二氧化碳液體產(chǎn)品58包含至少一部分的貧二氧化碳液體中間物，在一些實(shí)施方案中，例如，其是由至少一部分的貧二氧化碳液體中間物限定的。
[0062]在一些實(shí)施方案中，例如，在富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56從含二氧化碳的混合物54中分離出來(lái)的同時(shí)，含二氧化碳的混合物54中的二氧化碳被耗盡(并且在一些實(shí)施方案中，一種或多種其他物質(zhì)也被耗盡)，從而使得材料耗盡的含二氧化碳的混合物從富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56中分離出來(lái)，其中所述材料耗盡的含二氧化碳的混合物包含貧二氧化碳液體產(chǎn)品58。在一些實(shí)施方案中，例如，所述材料耗盡的含二氧化碳的混合物是由貧二氧化碳液體產(chǎn)品58限定的。
[0063]在一些實(shí)施方案中，例如，所述貧二氧化碳液體產(chǎn)品58包含二氧化碳，并且在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，其還包含SOx和NOx，但是SOx和NOx各自的濃度遠(yuǎn)小于其在富含二氧化碳的回收產(chǎn)物56中的相應(yīng)濃度。
[0064]富含二氧化碳的分離組分28包含至少一部分的富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56。在一些實(shí)施方案中，例如，所述富含二氧化碳的分離組分28是由至少一部分的富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56限定的。就此而言，推定:富含二氧化碳的分離組分28包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，并且就此而言包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳。此外，就此而言，推定:富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中其是由至少一部分所供給的廢二氧化碳限定的。此外，就此而言，推定:富含二氧化碳的分離組分28中的二氧化碳包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳，并且在一些實(shí)施方案中其是由至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳限定的。
[0065]在一些實(shí)施方案中，例如，所述富含二氧化碳的分離組分28包含一種或多種其他物質(zhì)，所述一種或多種物質(zhì)是由分離過(guò)程原料24供應(yīng)的，并且被溶劑化(或溶解)并在隨后供應(yīng)至含二氧化碳溶液供料42A中，然后提供至富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56中，并且所述一種或多種其他物質(zhì)有益于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)生長(zhǎng)。這樣的物質(zhì)的例子包括SOx、NOx 和 NH3。
[0066]在一些實(shí)施方案中，例如，所述含二氧化碳溶液供料42A被供應(yīng)至二氧化碳回收區(qū)60，其中，上文所描述的富含二氧化碳的氣態(tài)中間物從含二氧化碳溶液供料42A中的釋放是在該二氧化碳回收區(qū)60中進(jìn)行的。
[0067]在一些實(shí)施方案中，例如，二氧化碳回收區(qū)60內(nèi)的溫度高于接觸區(qū)34內(nèi)的溫度，從而使得富含二氧化碳的氣態(tài)中間物從含二氧化碳溶液供料42A中釋放出來(lái)。就此而言，在一些實(shí)施方案中，例如，二氧化碳回收區(qū)60內(nèi)的溫度比接觸區(qū)34內(nèi)的溫度高出至少15°C。在一些實(shí)施方案中，例如，該溫差為至少20°C。在一些實(shí)施方案中，例如，該溫差為至少25°C。在一些實(shí)施方案中，例如，該溫差為至少30°C。就此而言，在有效溶劑化(或溶解)試劑為含水物質(zhì)的實(shí)施方案中，二氧化碳回收區(qū)內(nèi)的溫度為至少17°C。
[0068]應(yīng)當(dāng)理解，二氧化碳回收區(qū)60內(nèi)的溫度取決于接觸區(qū)34內(nèi)的溫度，也取決于待回收的分離組分24的組成。二氧化碳回收區(qū)60和接觸區(qū)34之間的溫度差距的程度由待回收的分離組分24中物質(zhì)的溶解度特性決定。為了使物料理想地溶劑化于(或溶解于)接觸區(qū)34內(nèi)、以及隨后使所述那些物料理想地釋放(或冒泡)到二氧化碳回收區(qū)60內(nèi)，對(duì)于各種這些物料而言，所述物料在位于二氧化碳回收區(qū)60內(nèi)的溶劑中的溶解度必須充分低于所述物料在位于接觸區(qū)34內(nèi)的溶劑中的溶解度，從而使得所述物料能夠從分離過(guò)程原料24中得到有效的回收(meaningful recovery)。
[0069]在一些實(shí)施方案中，例如，二氧化碳回收區(qū)60內(nèi)的壓力低于接觸區(qū)34內(nèi)的壓力。這還使得富含二氧化碳的氣態(tài)中間物能夠從含二氧化碳溶液供料42A中釋放出來(lái)。在一些實(shí)施方案中，例如，在回收區(qū)內(nèi)產(chǎn)生真空，從而進(jìn)行所述釋放。
[0070]在一些實(shí)施方案中，例如，所述含二氧化碳溶液供料42A以供料流的形式被供應(yīng)至二氧化碳回收區(qū)60。在一些實(shí)施方案中，例如，含二氧化碳溶液供料42A的流動(dòng)由原動(dòng)機(jī)(例如泵)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，例如，含二氧化碳溶液供料42A從接觸區(qū)34流至二氧化碳回收區(qū)60是通 過(guò)重力實(shí)現(xiàn)的。在一些實(shí)施方案中，例如，所述含二氧化碳溶液供料42A從接觸區(qū)34到二氧化碳回收區(qū)60是通過(guò)原動(dòng)機(jī)(例如泵)實(shí)現(xiàn)的，所述原動(dòng)機(jī)的抽吸裝置被設(shè)置成與二氧化碳回收區(qū)60形成流體連通。
[0071]在一些實(shí)施方案中，例如，換熱器64被設(shè)置成與二氧化碳回收區(qū)60形成熱連通，從而提高含二氧化碳溶液供料42A的溫度，并由此降低二氧化碳在含二氧化碳溶液供料42A中的溶解度。在一些實(shí)施方案中，例如，二氧化碳回收區(qū)60布置在二氧化碳回收罐66中，并且將換熱器64安裝成與二氧化碳回收罐66的外表面形成熱連通。
[0072]在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56從含二氧化碳的混合物54中分離出來(lái)這一過(guò)程是在二氧化碳回收區(qū)60中進(jìn)行的。
[0073]在一些實(shí)施方案中，例如，所述二氧化碳回收罐66包含布置在二氧化碳回收區(qū)60內(nèi)的二氧化碳回收區(qū)液體物料68，并且還包括布置在二氧化碳回收區(qū)液體物料上方的頂部空間70以收集富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物56。在一些實(shí)施方案中，例如，所述二氧化碳回收區(qū)液體物料68具有至少3英尺的深度。在一些實(shí)施方案中，例如，所述深度為至少10英尺。在一些實(shí)施方案中，例如，所述深度為介于10英尺和20英尺之間。在一些實(shí)施方案中，例如，提供足夠體積的二氧化碳回收區(qū)液體物料68，并且同時(shí)配置用于排放所述液體物料68的出口，從而使得在二氧化碳回收區(qū)60內(nèi)具有充分的保留時(shí)間，從而使得在液體物料68從二氧化碳回收區(qū)60排出之前，二氧化碳能夠從液體物料68中得到良好的釋放和分離。二氧化碳回收區(qū)液體物料68包括材料耗盡的含二氧化碳的溶液產(chǎn)品。在一些實(shí)施方案中，例如，二氧化碳回收區(qū)液體物料68包含一部分的二氧化碳和(在一些實(shí)施方案中)一種或多種其他物質(zhì)還未從其中分離的含二氧化碳溶液供料42A。在一些實(shí)施方案中，例如，含二氧化碳溶液供料42A通過(guò)被引入二氧化碳回收區(qū)液體物料68的下部而被供應(yīng)至二氧化碳回收區(qū)60，并且通過(guò)從二氧化碳回收區(qū)液體物料68的下部的內(nèi)部和周?chē)c二氧化碳回收區(qū)液體物料68熱連通的熱量進(jìn)行加熱。
[0074]在一些實(shí)施方案中，例如，所述富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物58從二氧化碳回收罐66中排放出來(lái)。在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物66從二氧化碳回收罐66的頂部空間70排放出來(lái)是在真空下進(jìn)行的。在一些實(shí)施方案中，例如，產(chǎn)生真空使得所述頂部空間內(nèi)的壓力介于IOpsia和14.7psia之間，并且還低于接觸區(qū)34內(nèi)的壓力。在一些實(shí)施方案中，例如，所述真空是由與頂部空間流體連接的原動(dòng)機(jī)或噴射器產(chǎn)生的，從而能夠?qū)⒅辽僖徊糠指缓趸嫉臍鈶B(tài)回收產(chǎn)物58從二氧化碳回收罐66供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10。
[0075]在一些實(shí)施方案中，例如，二氧化碳回收區(qū)液體物料68是從二氧化碳回收區(qū)60中排出的。在一些實(shí)施方案中，二氧化碳回收區(qū)液體物料68是通過(guò)二氧化碳回收罐66的出口從二氧化碳回收區(qū)60中排出的，所述二氧化碳回收罐66的出口被布置在二氧化碳回收罐66內(nèi)的二氧化碳回收區(qū)液體物料68的上部附近。在一些實(shí)施方案中，例如，所述出口距離液體物料68上部的垂直距離不超過(guò)布置在回收區(qū)60內(nèi)的液體物料深度的25%。在一些實(shí)施方案中，例如，所述出口距離液體物料68上部的垂直距離不超過(guò)布置在回收區(qū)60內(nèi)液體物料深度的15%。在一些實(shí)施方案中，例如，所述出口距離液體物料68上部的垂直距離不超過(guò)回收區(qū)60內(nèi)液體物料深度的10%。在其他方面中，這能夠減輕由含二氧化碳溶液供料42A供應(yīng)的物料引起的回收區(qū)60的短路，從而有效地降低了所供應(yīng)的物料在二氧化碳回收區(qū)60內(nèi)的保留時(shí)間，由此降低了經(jīng)歷了上述過(guò)程的二氧化碳的比例，所述上述過(guò)程為在從罐66的出口處排出之前，二氧化碳從溶液中釋放出來(lái)并從液體物料68中分離出來(lái)。另外，在一些實(shí)施方案中，例如，被布置在靠近所述上部的液體物料68比布置在靠近回收區(qū)60底部的液體物料熱，并且與布置在靠近回收區(qū)60底部的液體物料相比，二氧化碳較不易溶于布置在靠近上部的液體物料68中，從而進(jìn)一步加強(qiáng)了在更靠近罐66內(nèi)的液體物料68的上部進(jìn)行排出的能力。在一些實(shí)施方案中，例如，使所排放的二氧化碳回收區(qū)液體物料68循環(huán)，從而向接觸區(qū)34提供至少一部分有效溶劑化(或溶解)試劑30。在一些實(shí)施方案中，在被引入接觸區(qū)34之前，將所排放的二氧化碳回收區(qū)液體物料68冷卻，從而降低所排放的二氧化碳回收區(qū)液體物料68的溫度，從而使其適合用作至少一部分的被供應(yīng)至接觸區(qū)34中的有效溶劑化(或溶解)試劑30。就此而言，在一些實(shí)施方案中，例如，所排放的二氧化碳回收區(qū)液體物料68流過(guò)冷卻器72以實(shí)現(xiàn)溫度降低。
[0076]在一些實(shí)施方案中，例如，當(dāng)二氧化碳回收罐66具有相對(duì)較大的尺寸時(shí)，出口相對(duì)于液體物料68的上部的設(shè)置不是嚴(yán)格的，只要含二氧化碳溶液供料42A能通過(guò)被設(shè)置成與出口基本相對(duì)的入口而被供至二氧化碳回收罐66中即可，因?yàn)檫@樣的構(gòu)造更易于實(shí)現(xiàn)具有充分的保留時(shí)間。
[0077]在一些實(shí)施方案中，例如，冷卻器72通過(guò)基于制冷回路(市售可得)的傳熱回路與換熱器64熱連接， 所述傳熱回路從所排放的流過(guò)冷卻器的較熱的二氧化碳回收區(qū)液體物料68處提取熱量，從而降低其溫度(例如降低至3°C)，由此使可溶于分離過(guò)程原料24中的氣體的溶解平衡最大化。使從排放出的二氧化碳回收區(qū)液體物料68處提取的熱量返回到二氧化碳回收區(qū)60，以產(chǎn)生相反的效果并通過(guò)提高含二氧化碳溶液供料42A的溫度使溶于含二氧化碳溶液供料42A中的氣體逸出進(jìn)入頂部空間70，從而降低在之前已經(jīng)被溶劑化(或被溶解)的氣體的溶解度。
[0078]將至少一部分的富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26作為富含二氧化碳的產(chǎn)品供料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10。被供入反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)區(qū)供料80包含富含二氧化碳的產(chǎn)品供料。就此而言，反應(yīng)區(qū)供料80包含至少一部分富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26。在一些實(shí)施方案中，例如，反應(yīng)區(qū)供料80是由至少一部分的富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26限定的。就此而言，推定:反應(yīng)區(qū)供料包含富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26中的二氧化碳。這樣，反應(yīng)區(qū)供料80包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，并且就此而言其包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳。進(jìn)一步推定:反應(yīng)區(qū)供料中的二氧化碳包含至少一部分所供給的廢二氧化碳，并且就此而言其包含至少一部分所產(chǎn)生的二氧化碳。在一些實(shí)施方案中，例如，所述反應(yīng)區(qū)供料80的中二氧化碳是由至少一部分所供給的廢二氧化碳限定的，并且就此而言其是由所產(chǎn)生的二氧化碳限定的。
[0079]在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，將反應(yīng)區(qū)供料80弓丨入反應(yīng)區(qū)10是在通過(guò)氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程16將氣態(tài)廢物14排放的同時(shí)進(jìn)行的。
[0080]在一些實(shí)施方案中，例如，富含二氧化碳的產(chǎn)品供料的壓力是在被供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10之前升高的。在一些實(shí)施方案中，例如，升高壓力至少一部分是通過(guò)原動(dòng)機(jī)76進(jìn)行的。對(duì)于富含二氧化碳的產(chǎn)品供料26被布置在含液體物料中的那些實(shí)施方案，合適的原動(dòng)機(jī)76為(例如)泵。對(duì)于富含二氧化碳的產(chǎn)品供料被布置在氣體物料中的那些實(shí)施方案，合適的原動(dòng)機(jī)76包括(例如)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和氣泵。在其他實(shí)施方案中，例如，升高壓力是通過(guò)射流泵或噴射器實(shí)現(xiàn)的。
[0081] 對(duì)于通過(guò)射流泵或噴射器來(lái)升高壓力的實(shí)施方案，在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，所述富含二氧化碳的產(chǎn)品供料被供應(yīng)至射流泵或噴射器，并且利用文丘里效應(yīng)將壓力能從另一流動(dòng)流體(即“移動(dòng)的流體流”)傳遞至所述反應(yīng)區(qū)二氧化碳供料，從而升高富含二氧化碳的產(chǎn)品供料的壓力。就此而言，在一些實(shí)施方案中，例如，參見(jiàn)圖3，提供移動(dòng)的流體流100，其中移動(dòng)的流體流100的物料具有移動(dòng)流體壓力PM1。就此而言，還提供具有壓力Pe的包含低壓態(tài)反應(yīng)區(qū)供料的物料300，其中包含低壓態(tài)反應(yīng)區(qū)供料的物料300包含富含二氧化碳的產(chǎn)品供料。在一些實(shí)施方案中，所述包含低壓態(tài)反應(yīng)區(qū)供料的物料是由富含二氧化碳的產(chǎn)品供料限定的。移動(dòng)流體流的Pmi高于包含低壓態(tài)反應(yīng)區(qū)供料的物料的Peo通過(guò)使移動(dòng)流體流100從上游流體通道部分102流至中間下游流體通道部分104，移動(dòng)流體流100的壓力從Pmi降低至PM2，由此使得Pm2低于PE。中間下游流體通道部分104的特征為:相對(duì)于上游流體通道部分102具有較小的橫截面積。通過(guò)使移動(dòng)流體流從上游流體通道部分102流至中間下游流體通道部分104，靜壓能被轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。當(dāng)移動(dòng)流體流100的壓力降低至Pm2時(shí)，移動(dòng)流體流100與包含低壓態(tài)反應(yīng)區(qū)供料的物料300之間形成流體連通，由此，由于包含低壓態(tài)反應(yīng)區(qū)供料的物料300與移動(dòng)流體流100之間存在壓差，包含低壓態(tài)反應(yīng)區(qū)供料的物料300被誘導(dǎo)與中間下游流體通道部分104內(nèi)的移動(dòng)流體流100混合，從而產(chǎn)生包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302，其包含富含二氧化碳的產(chǎn)品供料。包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302 (其包含富含二氧化碳的產(chǎn)品供料)的壓力被升高至Pm3，使得包含富含二氧化碳的產(chǎn)品供料的壓力也被升高至PM3。Pm3高于Pe并且也足以將富含二氧化碳的產(chǎn)品供料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10，并且，當(dāng)將富含二氧化碳的產(chǎn)品供料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10以作為至少一部分的反應(yīng)區(qū)供料80時(shí)，可使所述富含二氧化碳的產(chǎn)品供料流過(guò)反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物的至少70英寸深度。在一些實(shí)施方案中，例如，Pm3高于Pe并且也足以將富含二氧化碳的產(chǎn)品供料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10，并且，當(dāng)將富含二氧化碳的產(chǎn)品供料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10時(shí)，可使所述富含二氧化碳的產(chǎn)品供料流過(guò)反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物的至少10英尺深度。在一些實(shí)施方案中，例如，Pm3高于Pe并且也足以將富含二氧化碳的產(chǎn)品供料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10，并且，當(dāng)將富含二氧化碳的產(chǎn)品供料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10時(shí)，可使所述富含二氧化碳的產(chǎn)品供料流過(guò)反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物的至少20英尺深度。在一些實(shí)施方案中，例如，Pm3高于Pe并且也足以將所述富含二氧化碳的產(chǎn)品供料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10，并且，當(dāng)將富含二氧化碳的產(chǎn)品供料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10時(shí)，可使所述富含二氧化碳的產(chǎn)品供料流過(guò)反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物的至少30英尺深度。在任何這些實(shí)施方案中，升高壓力使得可克服反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的流體高差。壓力的升高是通過(guò)使包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302從中間下游流體通道部分104流至“動(dòng)能向靜壓能轉(zhuǎn)換”的下游流體通道部分106來(lái)實(shí)現(xiàn)的?！皠?dòng)能向靜壓能轉(zhuǎn)換”的下游流體通道部分106的橫截面積大于中間下游流體通道部分104的橫截面積，從而使得當(dāng)包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302位于“動(dòng)能向靜壓能轉(zhuǎn)換”的下游流體通道部分106中時(shí)，位于中間下游流體通道部分104內(nèi)的包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302的動(dòng)能被轉(zhuǎn)換成靜壓能，這是由于以下事實(shí):所述包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302流至具有較大橫截面積的流體通道部分。在一些實(shí)施方案中，例如，流體通道的收縮噴嘴部分限定上游流體通道部分102，而流體通道的擴(kuò)張噴嘴部分限定“動(dòng)能向靜壓能轉(zhuǎn)換”的下游流體通道部分106，中間下游流體通道部分104則位于收縮噴嘴部分和擴(kuò)張噴嘴部分的中間。在一些實(shí)施方案中，例如，上游流體通道部分102和“動(dòng)能向靜壓能轉(zhuǎn)換”的下游流體通道部分106的組合是由文氏噴嘴(venture nozzle)所限定的。在一些實(shí)施方案中，例如，上游流體通道部分102和“動(dòng)能向靜壓能轉(zhuǎn)換”的下游流體通道部分106的組合被設(shè)置于噴射器或射流泵內(nèi)。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，所述移動(dòng)流體流包含液體含水物料，并且，就此而言，所述包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302包含液體物料和氣態(tài)物料的組合，并且包含富含二氧化碳的產(chǎn)品供料。就此而言，在一些實(shí)施方案中，例如，包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302包含氣態(tài)物料在液體物料中的分散液，其中所述氣態(tài)物料的分散液包含富含二氧化碳的產(chǎn)品供料?；蛘?，在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，所述移動(dòng)流體流是另外的氣體流，例如空氣流，并且包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302是氣態(tài)的。在包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料的壓力升高至Pm3之后，富含二氧化碳的產(chǎn)品材料通過(guò)包含反應(yīng)區(qū)供料的中間物料302被供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)供料80。
[0082]使位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的反應(yīng)混合物暴露于光合有效光輻射，從而進(jìn)行光合作用。所述光合作用可使光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)。
[0083]在一些實(shí)施方案中，例如，所述光輻射的特征在于波長(zhǎng)介于400~700nm之間。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光輻射是自然日光的形式。在一些實(shí)施方案中，例如，通過(guò)人造光源14提供所述光福射。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光福射包括自然日光和人造光。
[0084]在一些實(shí)施方案中，例如，控制所提供的光線的強(qiáng)度，以符合反應(yīng)區(qū)10內(nèi)所述光養(yǎng)生物質(zhì)所需的生長(zhǎng)速率。在一些實(shí)施方案中，根據(jù)反應(yīng)區(qū)10內(nèi)所述光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)速率的測(cè)定來(lái)調(diào)節(jié)所提供的光線的強(qiáng)度。在一些實(shí)施方案中，根據(jù)被供應(yīng)至所述反應(yīng)區(qū)供料80中的二氧化碳的供應(yīng)摩爾速率來(lái)調(diào)節(jié)所提供的光線的強(qiáng)度。[0085]在一些實(shí)施方案中，例如，視反應(yīng)區(qū)10的條件，提供預(yù)定波長(zhǎng)的光線。已經(jīng)說(shuō)過(guò)，通常，所述光線是用1:4的藍(lán)色光源和紅色光源提供的。此比例視所使用的光養(yǎng)生物而不同。此外，當(dāng)需要模擬每日循環(huán)模式時(shí)可改變所述比例。例如，當(dāng)模擬黎明或黃昏時(shí)，提供更多的紅色光，而當(dāng)模擬中午狀況時(shí)則提供更多的藍(lán)色光。此外，通過(guò)提供更多的藍(lán)色光來(lái)模擬人工回收循環(huán)時(shí)可改變此比例。
[0086]已發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光會(huì)刺激藻類細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重建，在一段快速生長(zhǎng)之后其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能會(huì)變得受損，而紅光則促進(jìn)藻類的生長(zhǎng)。同樣，已發(fā)現(xiàn)，只要提供足夠的二氧化碳(以及在一些實(shí)施方案中，提供其他營(yíng)養(yǎng)物)，從光譜中排除綠光可在甚至超過(guò)先前已被確定為其在水中的“飽和點(diǎn)”的情況下仍使藻類于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)持續(xù)地生長(zhǎng)。
[0087]就人造光源而言，例如，適當(dāng)?shù)娜嗽旃庠?4包括沉入式光纖、發(fā)光二極管、LED帶和熒光。本領(lǐng)域已知的任何LED帶可被用于此工藝中。在沉入式LED的情況中，其設(shè)計(jì)包括使用太陽(yáng)能電池來(lái)供應(yīng)電力。在沉入式LED的情況中，在一些實(shí)施方案中，例如，能源包括替代式能源，例如風(fēng)力、光伏電池、燃料電池等，以便為L(zhǎng)ED供應(yīng)電力。
[0088]就所述反應(yīng)區(qū)10被置于包括貯槽的光生物反應(yīng)器12內(nèi)的實(shí)施方案而言，在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，由下列的光源的組合來(lái)提供所述光能。將陽(yáng)光形式的自然光源16通過(guò)太陽(yáng)能集熱器捕獲、并且利用能向反應(yīng)區(qū)10提供所需波長(zhǎng)的光的常規(guī)透鏡進(jìn)行過(guò)濾。然后，來(lái)自太陽(yáng)能集熱器的經(jīng)過(guò)過(guò)濾的光線通過(guò)光導(dǎo)或光纖材料而傳輸?shù)焦馍锓磻?yīng)器12中，在光生物 反應(yīng)器12中，所述光線變成分散于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，除了陽(yáng)光以外，光生物反應(yīng)器12內(nèi)的燈管還包含高功率LED陣列，其能夠提供特定波長(zhǎng)的光以根據(jù)需要對(duì)陽(yáng)光加以補(bǔ)充、或者在黑暗期間(例如夜間)為反應(yīng)區(qū)10提供全部所需的光線。在一些實(shí)施方案中，就光導(dǎo)而言，例如，使透明的傳熱介質(zhì)(例如乙二醇溶液)在所述光生物反應(yīng)器12內(nèi)的光導(dǎo)中循環(huán)，以調(diào)節(jié)光導(dǎo)內(nèi)的溫度，以及在一些情況下，提供所述傳熱介質(zhì)以使所述光導(dǎo)的熱量受控地耗散并進(jìn)入所述反應(yīng)區(qū)10內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，例如，可根據(jù)針對(duì)氣態(tài)廢物18觀察到的趨勢(shì)來(lái)預(yù)測(cè)所述LED的功率需求、并且因此加以控制，這是因?yàn)檫@些觀察到的趨勢(shì)有助于預(yù)測(cè)所述光養(yǎng)生物質(zhì)在以后的時(shí)間里的生長(zhǎng)速率。
[0089]在一些實(shí)施方案中，在供應(yīng)所述反應(yīng)區(qū)二氧化碳供料的同時(shí)將所述反應(yīng)混合物暴露于光合有效光福射下。
[0090]在一些實(shí)施方案中，例如，所述光養(yǎng)生物質(zhì)的生長(zhǎng)速率取決于可用的反應(yīng)區(qū)二氧化碳供料。其繼而限定了使光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)速率最大化時(shí)所需的營(yíng)養(yǎng)物、水和光強(qiáng)度。在一些實(shí)施方案中，例如，提供控制器，例如計(jì)算機(jī)實(shí)施系統(tǒng)，以用于監(jiān)視和控制本文所述工藝的各種元件的操作，包括光線、閥門(mén)、傳感器、鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、氣閘、泵等。
[0091]從反應(yīng)區(qū)排放出反應(yīng)區(qū)產(chǎn)物。所述反應(yīng)區(qū)產(chǎn)物包括含有光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物58。在一些實(shí)施方案中，例如，包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物58包含至少一部分的反應(yīng)區(qū)10的內(nèi)容物。就此而言，排出反應(yīng)區(qū)產(chǎn)物使得可收集光養(yǎng)生物質(zhì)202。在一些實(shí)施方案中，例如，反應(yīng)區(qū)產(chǎn)物還包含從排放裝置441排放出的反應(yīng)區(qū)氣態(tài)流出產(chǎn)物204。
[0092]在一些實(shí)施方案中，例如，通過(guò)從反應(yīng)區(qū)排放光養(yǎng)生物質(zhì)58來(lái)收集光養(yǎng)生物質(zhì)。
[0093]在一些實(shí)施方案中，例如，將光養(yǎng)生物質(zhì)58從反應(yīng)區(qū)10排放出來(lái)是通過(guò)置換進(jìn)行的。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，所述置換是通過(guò)向反應(yīng)區(qū)10供應(yīng)補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20進(jìn)行的。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，置換為溢流。在一些實(shí)施方案中，例如，從反應(yīng)區(qū)10排放出光養(yǎng)生物質(zhì)58是通過(guò)重力進(jìn)行的。在一些實(shí)施方案中，例如，通過(guò)與反應(yīng)區(qū)10流體連接的原動(dòng)機(jī)將光養(yǎng)生物質(zhì)58從反應(yīng)區(qū)10排放出來(lái)。
[0094]在一些實(shí)施方案中，例如，包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202是通過(guò)這樣的出口排放的，所述出口是在反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物的深度小于50%的位于反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物的深度處從反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物中延伸出來(lái)的。在一些實(shí)施方案中，例如，所述出口是在反應(yīng)混合物的深度小于25%的位于反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物的深度處從反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)混合物中延伸出來(lái)的。在一些實(shí)施方案中，例如，所述出口是在反應(yīng)混合物的深度小于10%的位于反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物的深度處從反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)混合物中延伸出來(lái)的。在一些實(shí)施方案中，例如，所述出口是在反應(yīng)混合物的深度小于5%的位于反應(yīng)區(qū)10中的反應(yīng)混合物的深度處從反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)混合物中延伸出來(lái)的。在一些實(shí)施方案中，例如，所述出口是在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的反應(yīng)混合物的深度最低處延伸出來(lái)的。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，可通過(guò)重力進(jìn)行包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202的排放。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，原動(dòng)機(jī)(如泵)與出口流體連接，從而將光養(yǎng)生物質(zhì)產(chǎn)物202從反應(yīng)區(qū)10排出。在一些實(shí)施方案中，例如，將回轉(zhuǎn)式氣塞閥(也起到原動(dòng)機(jī)的作用)布置在所述出口處，從而能夠?qū)⒐怵B(yǎng)生物質(zhì)產(chǎn)物202從反應(yīng)區(qū)10排出。
[0095]在一些實(shí)施方案中，例如，所述產(chǎn)物202的排放摩爾速率是通過(guò)補(bǔ)充含水物質(zhì)供料的供應(yīng)摩爾速率控制的，其影響從光生物反應(yīng)器12進(jìn)行的從光生物反應(yīng)器12的出口的包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202的置換。例如，反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的光養(yǎng)生物質(zhì)懸浮液的上部從光生物反應(yīng)器12的溢流(例如，通過(guò)光生物反應(yīng)器12的溢流部排放出光養(yǎng)生物質(zhì))是通過(guò)所述置換進(jìn)行的，從而提 供光養(yǎng)生物質(zhì)產(chǎn)物202。在一些實(shí)施方案中，例如，利用與光生物反應(yīng)器12的出口流體連接的原動(dòng)機(jī)(例如泵)來(lái)控制所述產(chǎn)物202的排放。
[0096]包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202包含水。在一些實(shí)施方案中，例如，將包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202供應(yīng)至分離系統(tǒng)，以除去包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202中的至少部分水，從而產(chǎn)生包含光養(yǎng)生物質(zhì)的濃縮中間產(chǎn)物(例如208)和回收的含水物料210 (通常為水)。在一些實(shí)施方案中，回收的含水物料210在該過(guò)程中被循環(huán)使用。
[0097]在一些實(shí)施方案中，例如，所述分離系統(tǒng)包括沉降柱212、傾析器214和干燥機(jī)50。
[0098]在一些實(shí)施方案中，例如，在原動(dòng)力的作用下將排放出的含有光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物供應(yīng)至沉降柱212，例如利用泵供應(yīng)。在一些實(shí)施方案中，例如，加入絮凝劑216從而有利于光養(yǎng)生物質(zhì)在沉降柱212中發(fā)生沉降。在一些實(shí)施方案中，例如，根據(jù)向沉降柱212中供應(yīng)包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202中的光養(yǎng)生物質(zhì)的供應(yīng)摩爾速率(這(例如)可以通過(guò)檢測(cè)包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202中的光養(yǎng)生物質(zhì)的濃度并且檢測(cè)供應(yīng)至沉降柱212中的包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202流的摩爾速率來(lái)確定)來(lái)調(diào)整向包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物中供給絮凝劑的供應(yīng)摩爾速率。在一些實(shí)施方案中，將從換熱器46冷凝得到的含水物料201、以及從傾析器214 (參見(jiàn)下文)分離得到的含水物料2141也供應(yīng)至沉降柱212，從而將它們作為補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20重復(fù)利用。在一些實(shí)施方案中，例如，控制沉降柱內(nèi)的液面，從而提供足夠的保留時(shí)間以使富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物208進(jìn)行所需的沉降。就此而言，在一些實(shí)施方案中，例如，在確定所檢測(cè)的沉降柱201中的液面低于預(yù)定的最低液面時(shí)，將來(lái)自城市供水的水供應(yīng)至沉降柱以提高液面，這可以通過(guò)例如打開(kāi)閥門(mén)213來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)在沉降柱中進(jìn)行重力沉降來(lái)將富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物208從含水液體塔頂產(chǎn)物210中的分離出來(lái)。在一些實(shí)施方案中，例如，使含水液體塔頂產(chǎn)物210返回至光生物反應(yīng)器12中作為補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20以重復(fù)利用。在一些實(shí)施方案中，例如，在將補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料供應(yīng)至光生物反應(yīng)器之前將其加入補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20。在一些實(shí)施方案中，例如，根據(jù)所檢測(cè)的富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26流至反應(yīng)區(qū)10的摩爾速率來(lái)調(diào)整向光生物反應(yīng)器12供應(yīng)補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20的摩爾速率。
[0099] 在一些實(shí)施方案中，例如，提供水平傳感器以檢測(cè)反應(yīng)區(qū)10內(nèi)反應(yīng)混合物的水平，并且將代表所測(cè)得的水平的信號(hào)傳輸至控制器。所述控制器將接收信號(hào)與預(yù)定水平值進(jìn)行比較。如果接收信號(hào)低于預(yù)定水平值，則控制器通過(guò)啟動(dòng)供應(yīng)做出應(yīng)答，或者通過(guò)提高向反應(yīng)區(qū)10供應(yīng)補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20的摩爾速率做出應(yīng)答，這可以通過(guò)例如打開(kāi)被構(gòu)造成能夠干擾向反應(yīng)區(qū)10供應(yīng)補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20的閥門(mén)(在啟動(dòng)供應(yīng)的情況下)或增大所述閥門(mén)的開(kāi)口(在提高供應(yīng)的摩爾速率的情況下)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果接收的信號(hào)高于預(yù)定水平值，則控制器通過(guò)降低供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10的補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20的摩爾速率、或終止供應(yīng)做出應(yīng)答，這可以通過(guò)例如減小被構(gòu)造成能夠干擾向反應(yīng)區(qū)10內(nèi)供應(yīng)補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20的閥門(mén)的開(kāi)口(在降低供應(yīng)的摩爾速率的情況下)、或關(guān)閉所述閥門(mén)(在終止供應(yīng)的情況下)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，例如，從保持反應(yīng)區(qū)10處于穩(wěn)態(tài)條件的角度考慮，通過(guò)調(diào)整補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20向反應(yīng)區(qū)10的供應(yīng)以維持反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的所需水平，補(bǔ)充水被供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10以置換與包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物202 —起排出的水。
[0100]在一些實(shí)施方案中，例如，當(dāng)光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的反應(yīng)混合物中生長(zhǎng)，并且暴露于光合有效光輻射下時(shí)，光養(yǎng)生物質(zhì)從反應(yīng)區(qū)10中排放出來(lái)的排放摩爾速率等于或基本上等于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)混合物(其位于反應(yīng)區(qū)10中并暴露于光合有效光輻射下)中生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率。光養(yǎng)生物質(zhì)的生長(zhǎng)包括通過(guò)光合作用進(jìn)行的生長(zhǎng)。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率是光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10中并被暴露于光合有效光輻射下的反應(yīng)混合物中生長(zhǎng)的最大摩爾速率的至少90%。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10中生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率是光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10中并被暴露于光合有效光輻射下的反應(yīng)混合物中生長(zhǎng)的最大摩爾速率的至少95%。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率是光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10中并被暴露于光合有效光輻射下的反應(yīng)混合物中生長(zhǎng)的最大摩爾速率的至少99%。在一些實(shí)施方案中，例如，所述光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率等于光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10中并被暴露于光合有效光輻射下的反應(yīng)混合物中生長(zhǎng)的最大摩爾速率。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)58從反應(yīng)區(qū)10的排放是通過(guò)置換進(jìn)行的。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，所述置換是通過(guò)向反應(yīng)區(qū)10供應(yīng)補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20進(jìn)行的。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，所述置換是溢流。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)58從反應(yīng)區(qū)10的排放是通過(guò)重力進(jìn)行的。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)58從反應(yīng)區(qū)10的排放是通過(guò)與反應(yīng)區(qū)10流體連接的原動(dòng)機(jī)進(jìn)行的。
[0101]在一些實(shí)施方案中，例如，當(dāng)光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的反應(yīng)混合物中生長(zhǎng)，并且暴露于光合有效光輻射下時(shí)，根據(jù)檢測(cè)光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)指標(biāo)(在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)檢測(cè)到)與預(yù)定的光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)指標(biāo)值之間的差值來(lái)調(diào)整光養(yǎng)生物質(zhì)從反應(yīng)區(qū)10中排放出來(lái)的摩爾速率。預(yù)定的光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)指標(biāo)值與光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)并且暴露于光合有效光輻射的反應(yīng)混合物中生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率有關(guān)。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率基于光養(yǎng)生物質(zhì)在處于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)并且暴露于光合有效光輻射的反應(yīng)混合物中生長(zhǎng)的最大摩爾速率。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率是光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)并被暴露于光合有效光輻射下的反應(yīng)混合物內(nèi)生長(zhǎng)的最大摩爾速率的至少90%。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率是光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)并被暴露于光合有效光福射下的反應(yīng)混合物內(nèi)生長(zhǎng)的最大摩爾速率的至少95%。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)混合物內(nèi)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率是光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)并被暴露于光合有效光輻射下的反應(yīng)混合物內(nèi)生長(zhǎng)的最大摩爾速率的至少99%。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率相當(dāng)于光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)并被暴露于光合有效光福射下的反應(yīng)混合物內(nèi)生長(zhǎng)的最大摩爾速率。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)的生長(zhǎng)指標(biāo)是光養(yǎng)生物質(zhì)的摩爾濃度。在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率(光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定指標(biāo)值與其有關(guān))基于光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的摩爾濃度的升高速率，所述摩爾濃度的升高是通過(guò)光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)并且暴露于光合有效光輻射下的反應(yīng)混合物中進(jìn)行生長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0102]在一些實(shí)施方案中，例如，當(dāng)對(duì)光養(yǎng)生物質(zhì)從反應(yīng)區(qū)10中排放出來(lái)的摩爾速率進(jìn)行調(diào)整時(shí)，使位于反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)混合物的體積在至少一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)維持恒定或基本上恒定。在一些實(shí)施方案中，例如，所述時(shí)間為至少六(6)小時(shí)。在一些實(shí)施方案中,例如，所述時(shí)間為至少24小時(shí)。在一些實(shí)施方案中，例如，所述時(shí)間為至少七(7)天。在一些實(shí)施方案中，例如，當(dāng)進(jìn)行所述調(diào)整時(shí)，為了使工藝的經(jīng)濟(jì)效率最佳化，使位于反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)混合物的體積在一定時(shí)間內(nèi)維持恒定或基本上恒定，從而使得光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定指示值以及光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率在該時(shí)間內(nèi)維持恒定或基本上恒定。
[0103]在一些實(shí)施方案中，例如，在對(duì)光養(yǎng)生物質(zhì)從反應(yīng)區(qū)10排出的摩爾速率進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，所述過(guò)程進(jìn)一 步包括:根據(jù)對(duì)所檢測(cè)到的位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的一種或多種營(yíng)養(yǎng)物(如NO3)的摩爾濃度與相應(yīng)的預(yù)定目標(biāo)摩爾濃度值之間的差異進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)調(diào)整向反應(yīng)區(qū)中供應(yīng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料的摩爾速率。在一些實(shí)施方案中，例如，根據(jù)所檢測(cè)到的向反應(yīng)區(qū)10中供應(yīng)富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26的摩爾速率變化來(lái)調(diào)整向反應(yīng)區(qū)10中供應(yīng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物供料的摩爾速率。
[0104]在一些實(shí)施方案中，例如，在對(duì)光養(yǎng)生物質(zhì)從反應(yīng)區(qū)10排出的摩爾速率進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，所述過(guò)程進(jìn)一步包括:根據(jù)至少一種二氧化碳處理能力指標(biāo)，來(lái)調(diào)整向反應(yīng)區(qū)10中供應(yīng)富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26的摩爾速率。在一些實(shí)施方案中，例如，在反應(yīng)區(qū)10內(nèi)進(jìn)行所述至少一種二氧化碳處理能力指標(biāo)中至少一者的檢測(cè)。所檢測(cè)的二氧化碳處理能力指標(biāo)是任何代表反應(yīng)區(qū)10能夠接收二氧化碳以及能夠通過(guò)反應(yīng)區(qū)中的光養(yǎng)生物質(zhì)使至少一部分所接收的二氧化碳在光合反應(yīng)中得到轉(zhuǎn)化的能力的特征。在一些實(shí)施方案中，例如，二氧化碳處理能力指標(biāo)是反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的pH。在一些實(shí)施方案中，例如，二氧化碳處理能力指標(biāo)是反應(yīng)區(qū)10內(nèi)光養(yǎng)生物質(zhì)的摩爾濃度。
[0105]在一些實(shí)施方案中，例如，在對(duì)光養(yǎng)生物質(zhì)從反應(yīng)區(qū)10排出的摩爾速率進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，所述過(guò)程進(jìn)一步包括:根據(jù)富含二氧化碳的產(chǎn)品材料26被供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)10時(shí)所檢測(cè)到的摩爾速率的變化，來(lái)調(diào)整所述反應(yīng)混合物所經(jīng)受的光合有效光輻射的強(qiáng)度。
[0106]在一些實(shí)施方案中，例如，如上所述，通過(guò)原動(dòng)機(jī)(如，泵)將所述光養(yǎng)生物質(zhì)從反應(yīng)區(qū)10中排放出來(lái)。就此而言，在一些實(shí)施方案中，例如，調(diào)整從反應(yīng)區(qū)排放光養(yǎng)生物質(zhì)的摩爾速率包括:
[0107](i)根據(jù)檢測(cè)到的所檢測(cè)的光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的指標(biāo)(在位于反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)混合物中)與光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定指標(biāo)值之間的差異，對(duì)用于將光養(yǎng)生物質(zhì)從反應(yīng)區(qū)10中排出的原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力供應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定指標(biāo)目標(biāo)值與光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)混合物(位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)并暴露于光合有效光輻射下)中生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率有關(guān)；以及
[0108](ii)在對(duì)原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力供應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時(shí)，根據(jù)所檢測(cè)到的所檢測(cè)的反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)混合物的體積與反應(yīng)混合物的預(yù)定體積指示值之間的差異，來(lái)調(diào)節(jié)向反應(yīng)區(qū)10供應(yīng)補(bǔ)充含水物質(zhì)供料20的摩爾速率，其中所述反應(yīng)混合物的預(yù)定體積指標(biāo)值代表反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的反應(yīng)混合物的體積，其中在所述反應(yīng)區(qū)10內(nèi)，光養(yǎng)生物質(zhì)在預(yù)定的光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)摩爾速率下在反應(yīng)混合物內(nèi)生長(zhǎng)，同時(shí)，光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)混合物內(nèi)的生長(zhǎng)指標(biāo)處于光養(yǎng)生物質(zhì)的預(yù)定的生長(zhǎng)指標(biāo)目標(biāo)值。 [0109]如上所述，在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)的預(yù)定摩爾速率取決于光養(yǎng)生物質(zhì)在位于反應(yīng)區(qū)10內(nèi)并暴露于光合有效光輻射的反應(yīng)混合物中生長(zhǎng)的最大摩爾速率。
[0110]在一些實(shí)施方案中，例如，光養(yǎng)生物質(zhì)生長(zhǎng)指標(biāo)是光養(yǎng)生物質(zhì)的摩爾濃度。
[0111]在一些實(shí)施方案中，例如，反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的反應(yīng)混合物的體積指標(biāo)(或簡(jiǎn)稱為“反應(yīng)混合物體積指標(biāo)”)是反應(yīng)區(qū)10內(nèi)的反應(yīng)混合物的上液面。在一些實(shí)施方案中，例如，通過(guò)上述的水平傳感器測(cè)定上液面。
[0112]將富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物208供應(yīng)至傾析器214，以對(duì)光養(yǎng)生物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的脫水，并且將富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第二中間產(chǎn)物218和含水產(chǎn)物2181從富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物208中分離出來(lái)。在一些實(shí)施方案中，例如，根據(jù)所檢測(cè)的富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物208中的光養(yǎng)生物質(zhì)的濃度，對(duì)向傾析器214中供應(yīng)富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物208進(jìn)行調(diào)整。在這樣的實(shí)施方案中，當(dāng)富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物208中的光養(yǎng)生物質(zhì)的濃度高于預(yù)定濃度時(shí)，向傾析器214供應(yīng)富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物208。在一些實(shí)施方案中，例如，向傾析器214供應(yīng)產(chǎn)物208是根據(jù)來(lái)自控制器的信號(hào)通過(guò)閥門(mén)215控制的，所述信號(hào)是在確定所檢測(cè)的富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物中的光養(yǎng)生物質(zhì)的濃度與預(yù)定值的差異時(shí)產(chǎn)生的。在一些實(shí)施方案中，例如，傾析器的電動(dòng)機(jī)速度是通過(guò)可變頻率驅(qū)動(dòng)控制的，也是根據(jù)來(lái)自控制器的信號(hào)來(lái)控制的(所述信號(hào)是在確定所檢測(cè)的富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物中的光養(yǎng)生物質(zhì)的濃度與預(yù)定值的差異時(shí)產(chǎn)生的)。傾析器214將含水產(chǎn)物2181和富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第二中間產(chǎn)物218從富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第一中間產(chǎn)物214中分離出來(lái)。將含水產(chǎn)物2181供入沉降柱212。將富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第二中間產(chǎn)物218從傾析器214中排出并供應(yīng)至干燥機(jī)50，所述干燥機(jī)50向富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第二中間產(chǎn)物218供熱以使富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第二中間產(chǎn)物218中的至少部分水蒸發(fā)，由此獲得最終的包含光養(yǎng)生物質(zhì)的產(chǎn)物。如上所述，在一些實(shí)施方案中，供應(yīng)至濃縮的包含光養(yǎng)生物質(zhì)的中間產(chǎn)物218的熱量是由傳熱介質(zhì)提供的，所述傳熱介質(zhì)被用于在將供入的廢氣供應(yīng)至接觸區(qū)之前將所述供入的廢氣冷卻。通過(guò)進(jìn)行這種冷卻，熱量從所述供入的廢氣傳遞至傳熱介質(zhì)，從而使所述傳熱介質(zhì)的溫度升高。在此類實(shí)施方案中，使富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第二中間產(chǎn)物中的水分蒸發(fā)所需的熱量并不很多，因此使用經(jīng)加熱的傳熱介質(zhì)作為熱源來(lái)干燥富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第二中間產(chǎn)物是可行的。在加熱富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第二中間產(chǎn)物之后，已失去一些熱量并變得具有較低溫度的傳熱介質(zhì)被再循環(huán)至換熱器，從而冷卻供入的廢氣。干燥機(jī)50所需的熱量取決于供應(yīng)至干燥機(jī)50的富含光養(yǎng)生物質(zhì)的第二中間產(chǎn)物的供應(yīng)速率。通過(guò)控制器來(lái)調(diào)整冷卻需求(換熱器的)和加熱需求(干燥機(jī)50的)，從而通過(guò)監(jiān)控各種供入的廢氣的流量和溫度、以及將產(chǎn)物202從光生物反應(yīng)器中排出而獲得的產(chǎn)物202的產(chǎn)生速率來(lái)平衡這兩種操作。
[0113]雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合示例性實(shí)施方案和例子進(jìn)行了描述，但是這些描述并不旨在被理解成限制作用。因此，在參考說(shuō)明書(shū)后，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的是，可獲得上述示例性實(shí)施方案的多種變形和本發(fā)明的其他實(shí)施方案。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，隨附的權(quán)利要求將包括所有這些變形或?qū)嵤┓桨浮４送?，所有?quán)利要求都通過(guò)引用的方式并入優(yōu)選實(shí)施方案的說(shuō)明中。
【權(quán)利要求】
1.一種使光養(yǎng)生物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)內(nèi)生長(zhǎng)的方法,包括: 對(duì)包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生富含二氧化碳的產(chǎn)品材料，其中所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料中二氧化碳的濃度高于所述包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料中二氧化碳的濃度，其中產(chǎn)生至少一部分所述包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料是通過(guò)氣態(tài)廢物產(chǎn)生過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的；以及 向所述反應(yīng)區(qū)供應(yīng)至少一部分的所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料，從而使所述光養(yǎng)生物質(zhì)在所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)通過(guò)光合作用生長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中對(duì)所述包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料進(jìn)行的所述處理包括:從分離過(guò)程原料中分離出富含二氧化碳的分離組分； 其中所述分離過(guò)程原料是由至少一部分所述包含有效二氧化碳供料的氣態(tài)原料限定的； 并且，其中所述富含二氧化碳的產(chǎn)品材料包含所述富含二氧化碳的分離組分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法， 其中[所述富含二氧化碳的分離組分中的二氧化碳的摩爾數(shù)]與[所述富含二氧化碳的分離組分中的所述分離過(guò)程原料的一種或多種其他物質(zhì)的摩爾數(shù)]之比大于[所述分離過(guò)程原料中的二氧化碳的摩爾數(shù)]與[所述分離過(guò)程原料中的所述分離過(guò)程原料的一種或多種其他物質(zhì)的摩爾數(shù)]之比。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其中所述的從分離過(guò)程原料中分離出富含二氧化碳的分離組分這一過(guò)程包括: 將所述分離過(guò)程原料中的至少一部分的二氧化碳溶解，從而產(chǎn)生含有溶解的二氧化碳的含二氧化碳的溶液產(chǎn)品； 使富含二氧化碳的氣態(tài)中間物從含二氧化碳的溶液產(chǎn)品供料中釋放出來(lái)，從而提供包含所述富含二氧化碳的氣態(tài)中間物的含二氧化碳的混合物，其中所述含二氧化碳的溶液供料包含至少一部分的所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品，其中所述富含二氧化碳的氣態(tài)中間物包含所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品中的至少一部分的所溶液的二氧化碳；以及 從所述富含二氧化碳的氣態(tài)中間物中分離出富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物，其中所述二氧化碳分離組分包含至少一部分的所述富含二氧化碳的氣態(tài)回收產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中所述的使富含二氧化碳的氣態(tài)中間物從所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品供料中釋放出來(lái)這一過(guò)程包括:使至少一部分所溶解的二氧化碳從所述含二氧化碳的溶液供料中釋放出來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法， 其中所述的使至少一部分所溶解的二氧化碳從所述含二氧化碳的溶液供料中釋放出來(lái)這一過(guò)程包括:升高所述含二氧化碳的溶液供料的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中所述溶解包括:通過(guò)在接觸區(qū)內(nèi)使所述分離過(guò)程原料與有效溶解試劑接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)溶解。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述分離過(guò)程原料的所述一種或多種其他物質(zhì)包含相對(duì)于二氧化碳而言至少一種相對(duì)難溶的物質(zhì)，其中當(dāng)所述有效溶解試劑被布置在所述接觸區(qū)內(nèi)時(shí)，所述至少一種相對(duì)難溶的物質(zhì)各自較難溶于所述有效溶解試劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法， 其中所述至少一種相對(duì)難溶的物質(zhì)包括N2、O2和CO中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法， 其中所述接觸使得能夠產(chǎn)生包含有效二氧化碳供料的中間混合物，該包含有效二氧化碳供料的中間混 合物含有含二氧化碳的溶液中間物，其中所述含二氧化碳的溶液中間物包含溶解的二氧化碳。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 還包括:從所述包含有效二氧化碳供料的中間混合物中分離出所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品，其中所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品包含至少一部分的所述含二氧化碳的溶液中間物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其中所述的從所述包含有效二氧化碳供料的中間混合物中分離出所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品這一過(guò)程包括:通過(guò)重力分離來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其中(i)將所述分離過(guò)程原料中的至少一部分的二氧化碳溶解和(ii)從所述包含有效二氧化碳供料的中間混合物中分離出所述含二氧化碳的溶液產(chǎn)品均是在接觸區(qū)進(jìn)行的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其中將所述含二氧化碳的溶液供料供應(yīng)至二氧化碳回收區(qū)，從而在所述二氧化碳回收區(qū)中從所述含二氧化碳的溶液供料中釋放出所述富含二氧化碳的氣態(tài)中間物； 其中所述接觸區(qū)的溫度低于所述二氧化碳回收區(qū)的溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其中至少一部分的所述有效溶解試劑以霧的形式供應(yīng)至所述接觸區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中所述分離過(guò)程原料中的二氧化碳濃度占所述分離過(guò)程原料的總體積的至少2體積％。
17.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中至少一部分的所述富含二氧化碳的分離組分在被供應(yīng)至所述反應(yīng)區(qū)之前流經(jīng)噴射器。
18.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中至少一部分的所述富含二氧化碳的分離組分通過(guò)利用原動(dòng)機(jī)被供應(yīng)至所述反應(yīng)區(qū)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中至少一部分的待被供應(yīng)至所述反應(yīng)區(qū)的所述一部分的富含二氧化碳的產(chǎn)品材料在被供應(yīng)至所述反應(yīng)區(qū)之前流經(jīng)噴射器。
20.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中所述分離過(guò)程原料還包含S0X、NOx和NH3中的至少一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述S0X 、NOx和NH3中的至少一種是由所述氣態(tài)廢物供應(yīng)的。
【文檔編號(hào)】C12N1/14GK103946368SQ201280031706
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月27日
【發(fā)明者】雅伊梅·A·岡薩雷斯, 馬克斯·科列斯尼克, 史蒂文·C·馬丁 申請(qǐng)人:波德生物燃料公司