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      一種利用微藻同步產(chǎn)油、固碳、脫硫、除硝的方法和裝置的制造方法_5

      文檔序號(hào):9722555閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
      內(nèi)徑 10毫米,壁厚2毫米的塑膠管制成,塑膠管的一端與通氣管連接,另一端密封,塑膠管壁上布 滿了微孔,微孔的平均孔徑<100微米,氣體經(jīng)過(guò)管壁上的微孔,以微小氣泡的形式分散于 培養(yǎng)液中,氣泡上升時(shí)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的液體產(chǎn)生攪動(dòng)。
      [0163] 模擬煙道氣氣源1通過(guò)煙道氣通氣管18與氣體分散器10連通,空氣栗3通過(guò)空氣管 道19與氣體分散器10連通。氣流切換器4安裝于煙道氣通氣管18和空氣管道19上,氣流切換 器4與pH在線控制器5電氣連接。氣流切換器是一個(gè)二位三通電磁閥,pH傳感器將檢測(cè)到的 光生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)基的實(shí)時(shí)pH值實(shí)時(shí)反饋給pH在線控制器,當(dāng)pH傳感器檢測(cè)到的pH值為 7.0或低于7.0時(shí),pH在線控制器發(fā)出關(guān)閉煙道氣的指令,氣流切換器被斷電,當(dāng)氣流切換器 斷電的時(shí)候,空氣管道與氣體分散器的連接處于開(kāi)通狀態(tài),煙道氣通氣管與氣體分散器的 連接處于關(guān)閉狀態(tài),連續(xù)通入空氣,空氣經(jīng)過(guò)氣體分散器側(cè)壁上的微孔后以微小氣泡的形 式分散于培養(yǎng)基中,氣泡在上升時(shí)對(duì)光生物反應(yīng)器內(nèi)的液體產(chǎn)生攪拌作用,此時(shí)光生物反 應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)基的pH逐步上升;當(dāng)pH傳感器檢測(cè)到的pH值為8.0或高于8.0時(shí),pH在線控制器 發(fā)出接通煙道氣的指令,氣流切換器通電,空氣通氣管與氣體分散器的連接被切斷,煙道氣 通氣管與氣體分散器的連接被接通,模擬煙道氣通入光生物反應(yīng)器內(nèi),空氣經(jīng)過(guò)氣體分散 器側(cè)壁上的微孔后以微小氣泡的形式分散于培養(yǎng)基中,氣泡上升的過(guò)程中,模擬煙道氣中 二氧化碳C0 2、二氧化硫S02和一氧化氮N0通過(guò)氣-液界面進(jìn)入液相,被微藻吸收和利用,此時(shí) 光生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)基的pH逐步下降;當(dāng)pH傳感器檢測(cè)到的pH值為7.0或低于7.0時(shí),pH在 線控制器再次發(fā)出關(guān)閉煙道氣的指令,氣流切換器在此被斷電,當(dāng)氣流切換器再次斷電的 時(shí)候,空氣管道與氣體分散器的連接再次處于開(kāi)通狀態(tài),煙道氣通氣管與氣體分散器的連 接處于再次關(guān)閉狀態(tài),如此循環(huán)反復(fù)。煙道氣流量計(jì)安裝在煙道氣通氣管上,空氣流量計(jì)安 裝在空氣管道上。
      [0164] 取樣系統(tǒng)包括液體取樣管6、煙道氣取樣管17和排氣管11,排氣管11和液體取樣管 6均安裝于光生物反應(yīng)器7上,液體取樣管6的一端位于光生物反應(yīng)器7內(nèi)的培養(yǎng)基的液面以 下,另一端位于光生物反應(yīng)器7外,排氣管11的一端位于光生物反應(yīng)器7內(nèi)的培養(yǎng)基的液面 以上,另一端位于光生物反應(yīng)器7外,排氣管上安裝有排氣流量計(jì)2C。煙道氣取樣管17通過(guò) 閥門(mén)安裝于煙道氣通氣管18上。煙道氣取樣管用于模擬煙道氣樣品的采集,模擬煙道氣樣 品的采集:將氣體樣品收集袋連接到煙道氣取樣管上,收集模擬煙道氣樣品。液體取樣管用 于光生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)基的采集,藻液樣品采集:將醫(yī)用注射器連接到液體取樣管,吸取所 需體積的培養(yǎng)基。排氣管的作用有2個(gè):1、通入光生物反應(yīng)器的空氣或煙道氣通過(guò)排氣管排 出光生物反應(yīng)器;2、排出氣體樣品(用于排出氣體成分分析)的采集。排出氣體樣品的采集: 將氣體樣品收集袋連接到光生物反應(yīng)器的排氣管上,收集排出氣體樣品。將收集有模擬煙 道氣樣品和排出氣體樣品的氣體樣品收集袋連接到煙氣分析儀(YQ3000-A,中國(guó)青島)上, 測(cè)定光生物反應(yīng)器進(jìn)氣和出氣樣品中二氧化碳(C0 2)、二氧化硫(S02)和一氧化氮(NO)的濃 度。
      [0165] 空氣流量計(jì)、排氣流量計(jì)和煙道氣流量計(jì)的流量可以調(diào)節(jié),流量調(diào)節(jié)范圍每分鐘 0-3.0升,本實(shí)施中,空氣和模擬煙道氣的流量為每分鐘1.0升。
      [0166] 煙道氣通氣管以及恒溫水浴箱的進(jìn)水管和出水管上均安裝有止回閥,避免回流的 情況發(fā)生。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1. 一種利用微藻同步產(chǎn)油、固碳、脫硫、除硝的方法,其特征在于包括如下步驟: 1.1微藻藻種的選擇: 選擇的微藻是在營(yíng)養(yǎng)脅迫條件下可以大量積累油脂的產(chǎn)油微藻,且總脂含量不低于微 藻干重的30 %; 1.2配制微藻培養(yǎng)基: 配制適合微藻生長(zhǎng)所需的培養(yǎng)基,該培養(yǎng)基中各成分的濃度如下: 硝酸鈉50_300mgL-1水,三水合磷酸氫二鉀50-75mgL-1水,檸檬酸鐵6mgL-1水,檸檬酸 6mgL-1水,乙二胺四乙酸二鈉lmgL-1水,七水合硫酸鎂50mgL-1水,二水合氯化鈣36mgL-1 水,三氧化鉬〇.〇129mgL-1水,六水合氯化鈷0.0404mgL-1水,七水合氯化鋅0.1043mgL一1 水,四水合氯化錳1.8mgL-1水,硼酸2.86mgL-1水,五水合氯化銅0.0546mgL-1水; 1.3光生物反應(yīng)器的消毒: 將光生物反應(yīng)器裝滿質(zhì)量百分比濃度為0.15%的雙氧水溶液,消毒過(guò)夜,再用無(wú)菌水 將光生物反應(yīng)器內(nèi)壁沖洗干凈; 1.4微藻的接種: 將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的微藻藻種離心收集,接種至培養(yǎng)基中,使微藻的接種濃度為0.05- 0.5gL-S 1.5微藻的培養(yǎng): 1.5.1、培養(yǎng)條件的控制: 連續(xù)光照,第一天光照強(qiáng)度為50-100ym〇lm2s'之后的光照強(qiáng)度為200-2000μπι〇1πΓ,培養(yǎng)基的溫度為15-35°C,培養(yǎng)基的pH值為7.0-8.0,連續(xù)向光生物反應(yīng)器底部的氣體 分散器通入過(guò)濾除菌的空氣或模擬煙道氣,空氣和模擬煙道氣通過(guò)氣流切換器進(jìn)行切換, 空氣或模擬煙道氣經(jīng)氣體分散器形成細(xì)小的氣泡,氣泡在上升過(guò)程中對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行攪拌; 1.5.2培養(yǎng)基pH和煙道氣通入的控制: 設(shè)置pH在線控制器的pH值范圍為7.0-8.0,利用pH傳感器檢測(cè)培養(yǎng)基的pH,pH傳感器將 檢測(cè)的pH值反饋給pH在線控制器,當(dāng)pH傳感器檢測(cè)的pH值達(dá)到8.0時(shí),pH在線控制器控制氣 流切換器與煙道氣通氣管連通,同時(shí)與空氣管道阻隔,模擬煙道氣通過(guò)煙道氣通氣管通入 光生物反應(yīng)器底部的氣體分散器中,模擬煙道氣經(jīng)氣體分散器形成細(xì)小的氣泡,在氣泡上 升的過(guò)程中,模擬煙道氣中的二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物被微藻吸收,微藻吸收二氧化 碳、硫氧化物和氮氧化物后,培養(yǎng)基的pH逐步降低,當(dāng)pH傳感器檢測(cè)到培養(yǎng)基的pH下降至 7.0時(shí),pH在線控制器控制氣流切換器與煙道氣通氣管阻隔,同時(shí)與空氣管道連通,停止向 培養(yǎng)基中通入模擬煙道氣,停止通入模擬煙道氣后,培養(yǎng)基的pH又開(kāi)始上升,當(dāng)pH傳感器檢 測(cè)到培養(yǎng)基的pH又上升到8.0時(shí),pH在線控制器再次控制氣流切換器與煙道氣通氣管連通, 同時(shí)與空氣管道阻隔,向光生物反應(yīng)器底部的氣體分散器中再次通入煙道氣,如此循環(huán)反 復(fù),間斷地向生物反應(yīng)器底部的氣體分散器中通入模擬煙道氣; 1.6微藻的收獲: 培養(yǎng)5-10天后,培養(yǎng)結(jié)束,將含微藻的培養(yǎng)基收集于離心瓶,離心收集微藻細(xì)胞,冷凍 干燥備用。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微藻同步產(chǎn)油、固碳、脫硫、除硝的方法,其特征在于:所 述的微藻為蛋白核小球藻。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微藻同步產(chǎn)油、固碳、脫硫、除硝的方法,其特征在于:硝 酸鈉的初始濃度為O.lgΓ1水。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微藻同步產(chǎn)油、固碳、脫硫、除硝的方法,其特征在于:微 藻的接種濃度為o.lgL一、5. -種利用微藻同步產(chǎn)油、固碳、脫硫、除硝的裝置,其特征在于:包括光生物反應(yīng)器 (7)、光照系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、pH和煙道氣控制系統(tǒng)、交流電源(16)、電源總開(kāi)關(guān)(12),交流電源 (16)和電源總開(kāi)關(guān)(12)電氣連接,光照系統(tǒng)包括冷白螢光燈(14)和燈控開(kāi)關(guān)(13),冷白螢 光燈(14)有偶數(shù)個(gè),偶數(shù)個(gè)冷白螢光燈(14)對(duì)稱地設(shè)置于光生物反應(yīng)器(7)的兩側(cè),各冷白 螢光燈(14)均通過(guò)燈控開(kāi)關(guān)(13)與交流電源(16),電氣連接,溫控系統(tǒng)包括熱交換管(9)、 恒溫水浴箱(15),熱交換管(9)位于光生物反應(yīng)器(7)內(nèi),恒溫水浴箱(15)上設(shè)有進(jìn)水管和 出水管,熱交換管(9)的一端與進(jìn)水管連通,另一端與出水管連通,pH和煙道氣控制系統(tǒng)包 括pH在線控制器(5)、pH傳感器(8)、空氣栗(3)、模擬煙道氣氣源(1)、煙道氣通氣管(18)、氣 流切換器(4)、煙道氣流量計(jì)(2A)、空氣流量計(jì)(2B)、空氣管道(19)和氣體分散器(10),pH傳 感器(8)安裝于光生物反應(yīng)器(7)內(nèi),pH傳感器(8)與pH在線控制器(5)電氣連接,pH在線控 制器(5)與交流電源(16)電氣連接,氣體分散器(10)安裝于光生物反應(yīng)器(7)內(nèi)的底部上, 模擬煙道氣氣源(1)通過(guò)煙道氣通氣管(18)與氣體分散器(10)連通,空氣栗(3)通過(guò)空氣管 道(19)與氣體分散器(10)連通,氣流切換器(4)安裝于煙道氣通氣管(18)和空氣管道(19) 上,氣流切換器(4)與pH在線控制器(5)電氣連接,煙道氣流量計(jì)(2A)安裝在煙道氣通氣管 (18)上,空氣流量計(jì)(2B)安裝在空氣管道(19)上。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用微藻同步產(chǎn)油、固碳、脫硫、除硝的裝置,其特征在于:還 包括取樣系統(tǒng),取樣系統(tǒng)包括液體取樣管(6)、煙道氣取樣管(17)和排氣管(11),排氣管 (11)和液體取樣管(6)均安裝于光生物反應(yīng)器(6)上,液體取樣管(6)的一端位于光生物反 應(yīng)器(7)內(nèi)的培養(yǎng)基的液面以下,另一端位于光生物反應(yīng)器(7)外,排氣管(11)的一端位于 光生物反應(yīng)器內(nèi)(7)的培養(yǎng)基的液面以上,另一端位于光生物反應(yīng)器(7)外,排氣管(11)上 安裝有排氣流量計(jì)(2C),煙道氣取樣管(17)通過(guò)閥門(mén)安裝于煙道氣通氣管(18)上。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用微藻同步產(chǎn)油、固碳、脫硫、除硝的裝置,其特征在于:煙 道氣通氣管(18)以及恒溫水浴箱(15)的進(jìn)水管和出水管上均安裝有止回閥。
      【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用微藻同步產(chǎn)油、固碳、脫硫、除硝的方法,包括如下步驟:1、微藻藻種的選擇;2、配制微藻培養(yǎng)基:3、光生物反應(yīng)器的消毒;4、微藻的接種;5微藻的培養(yǎng);6、微藻的收獲。該裝置包括光生物反應(yīng)器、光照系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、pH和煙道氣控制系統(tǒng)、交流電源、電源總開(kāi)關(guān),各系統(tǒng)與光生物反應(yīng)器相互配合,該裝置是專(zhuān)門(mén)針對(duì)該方法設(shè)計(jì)的,該方法依托該裝置。該方法直接利用煙道氣培養(yǎng)產(chǎn)油微藻,在獲得微藻油脂(微藻生物柴油的原料)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙道氣CO2的生物固定、硫氧化物(主要是二氧化硫SO2)和氮氧化物(主要是一氧化氮NO)脫除。該裝置結(jié)構(gòu)合理,自動(dòng)控制煙道氣的通入和關(guān)閉,對(duì)煙道氣中CO2、SO2和NO的去除效率高。
      【IPC分類(lèi)】B01D53/60, C12M1/36, B01D53/84, C12M1/34, C12P7/64, C12M1/38, B01D53/62, C12M1/04, C12M1/02, C12N1/12, C12R1/89, C12M1/00
      【公開(kāi)號(hào)】CN105483013
      【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510996246
      【發(fā)明人】李夜光, 杜奎, 梁芳, 溫小斌, 耿亞洪
      【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院武漢植物園
      【公開(kāi)日】2016年4月13日
      【申請(qǐng)日】2015年12月25日
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