一種螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)裝置及其培養(yǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及螺旋藻養(yǎng)殖，尤其是涉及一種螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)裝置及其培養(yǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大量化石燃料的使用導致CO2過量排放到大氣中，溫室氣體效應(yīng)對全球環(huán)境產(chǎn)生不可逆的破壞，實行節(jié)能減碳的新型經(jīng)濟發(fā)展模式是解決這一問題的根本出路所在。尋找和開發(fā)可再生能源成為當今新能源領(lǐng)域的重大課題。微藻具有易于人工繁殖，生長速度快，繁殖周期短，微藻利用二氧化碳效率高的特點?？萍嘉墨I(Applied Energy148(2015)396 - 402)報道了用微藻對火力發(fā)電廠二氧化碳可以實現(xiàn)有效固定主要工藝，但無論傳統(tǒng)的開放式螺旋藻養(yǎng)殖法和光反應(yīng)器養(yǎng)殖方法，藻在水中養(yǎng)殖的生物量含量一般都小于I %，造成養(yǎng)殖要消耗大量的水，二氧化碳與微藻不能有效接觸，固碳效果差。與此同時，微藻從水中分離能耗較大，從而限制了微藻的養(yǎng)殖工藝的發(fā)展。螺旋藻是一種在偏堿性條件下生長的微藻，光合作用能力強，易于利用二氧化碳，被大量養(yǎng)殖的經(jīng)濟性微藻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)裝置及其培養(yǎng)方法。
[0004]所述螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)裝置設(shè)有加壓栗、二氧化碳鋼瓶、反應(yīng)塔、蠕動栗、塔板、培養(yǎng)液導流板；所述加壓栗的進口與反應(yīng)塔的出口連接，加壓栗的出口通過氣體循環(huán)通路與反應(yīng)塔的底部氣體入口連接，二氧化碳鋼瓶的出口通過反應(yīng)塔的氣體進口連接；蠕動栗的出口通過流體循環(huán)通路與反應(yīng)塔連接，反應(yīng)塔的頂部設(shè)有氣體出口，反應(yīng)塔的底部設(shè)有流體出口，所述塔板設(shè)在反應(yīng)塔內(nèi)，塔板的上表面從下至上設(shè)有培養(yǎng)液薄膜層和濾膜層，培養(yǎng)液導流板接塔板。
[0005]所述反應(yīng)塔可采用板式反應(yīng)塔，所用材料為透光性好的塑料材質(zhì)或玻璃材質(zhì)。
[0006]所述塔板可采用至少2層塔板，塔板的水平傾角可為15?70°。
[0007]所述培養(yǎng)液薄膜層可為易于被水潤濕的多孔纖維層或發(fā)泡材料層，例如PVA發(fā)泡海綿層、有機水性濾膜層、纖維類濾紙層等。
[0008]所述螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)方法，采用所述螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)裝置，所述培養(yǎng)方法包括以下步驟:
[0009]I)把螺旋藻液真空抽濾，在濾膜層上形成藻膜層；
[0010]2)通過蠕動栗和培養(yǎng)液導流板把培養(yǎng)液加到塔板上，在塔板上形成培養(yǎng)液薄膜層，供給螺旋藻生長，培養(yǎng)液經(jīng)過液體循環(huán)通路被螺旋藻循環(huán)利用，反復多次后經(jīng)液體出口排出；
[0011]3)含有二氧化碳的煙氣由二氧化碳鋼瓶經(jīng)管道從反應(yīng)塔的底部氣體進口進入，與塔板上的培養(yǎng)液薄膜層上的培養(yǎng)液接觸，煙氣在氣體循環(huán)通路通過加壓栗循環(huán)流動，反復多次后經(jīng)氣體出口排出，從而使煙氣中的二氧化碳溶解于培養(yǎng)液中并被螺旋藻利用，促進螺旋藻的生長，實現(xiàn)節(jié)水型固定煙氣中二氧化碳促進微藻生長的目的。
[0012]在步驟2)中，所述塔板可采用至少2層塔板。
[0013]在步驟3)中，所述含有二氧化碳的煙氣是指經(jīng)除塵脫硫后的煙氣，煙氣中的二氧化碳含量為3%?15% (V/V)。
[0014]本發(fā)明在板式反應(yīng)塔中利用經(jīng)培養(yǎng)液持續(xù)潤濕的薄膜層，微藻在塔板上貼附生長，二氧化碳與薄膜層中的培養(yǎng)液有效接觸，使二氧化碳被微藻有效利用。本發(fā)明不但可以使微藻在相對脫離水環(huán)境下生長，而且提高了二氧化碳利用效率，與常規(guī)微藻養(yǎng)殖方法相比，節(jié)省了微藻與培養(yǎng)液分離工序，大大降低了微藻采收成本。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于缺水少水環(huán)境下的微藻養(yǎng)殖。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)裝置實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明所述螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)裝置實施例的多層塔板結(jié)構(gòu)組成示意圖。
【具體實施方式】
[0017]參見圖1和2，所述螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)裝置實施例設(shè)有加壓栗1、二氧化碳鋼瓶2、反應(yīng)塔3、蠕動栗4、塔板13、培養(yǎng)液導流板14 ;所述加壓栗I的進口與反應(yīng)塔3的出口連接，加壓栗I的出口通過氣體循環(huán)通路7與反應(yīng)塔3的底部氣體入口連接，二氧化碳鋼瓶2的出口通過反應(yīng)塔3的氣體進口連接；蠕動栗4的出口通過流體循環(huán)通路6與反應(yīng)塔3連接，反應(yīng)塔3的頂部設(shè)有氣體出口 5，反應(yīng)塔3的底部設(shè)有流體出口 9，所述塔板13設(shè)在反應(yīng)塔3內(nèi)，塔板13的上表面從下至上設(shè)有培養(yǎng)液薄膜層12和濾膜層11，培養(yǎng)液導流板14接塔板13。
[0018]所述反應(yīng)塔3可采用板式反應(yīng)塔，所用材料為透光性好的塑料材質(zhì)或玻璃材質(zhì)。
[0019]所述塔板13可采用至少2層塔板，塔板的水平傾角可為15?70°。
[0020]所述培養(yǎng)液薄膜層12可為易于被水潤濕的多孔纖維層或發(fā)泡材料層，例如PVA發(fā)泡海綿層、有機水性濾膜層、纖維類濾紙層等。
[0021]在圖2中，標記a為相鄰兩層塔板的夾角，b為塔板的水平傾角。
[0022]所述螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)方法，采用所述螺旋藻節(jié)水固碳塔式培養(yǎng)裝置，所述培養(yǎng)方法包括以下步驟:
[0023]I)把螺旋藻液真空抽濾，在濾膜層11上形成藻膜層10 ;
[0024]2)通過蠕動栗4和培養(yǎng)液導流板14把培養(yǎng)液加到塔板13上，在塔板13上形成培養(yǎng)液薄膜層12，供給螺旋藻生長，培養(yǎng)液經(jīng)過液體循環(huán)通路6被螺旋藻循環(huán)利用，反復多次后經(jīng)液體出口 9排出；
[0025]3)含有二氧化碳的煙氣由二氧化碳鋼瓶2經(jīng)管道從反應(yīng)塔3的底部氣體進口 8進入，與塔板13上的培養(yǎng)液薄膜層12上的培養(yǎng)液接觸，煙氣在氣體循環(huán)通路7通過加壓栗I循環(huán)流動，反復多次后經(jīng)氣體出口 5排出，從而使煙氣中的二氧化碳溶解于培養(yǎng)液中并被螺旋藻利用，促進螺旋藻的生長，實現(xiàn)節(jié)水型固定煙氣中二氧化碳促進微藻生長的目的。
[0026]在步驟2)中，所述塔板13可采用至少2層塔板。
[0027]在步驟3)中，所述含有二氧化碳的煙氣是指經(jīng)除塵脫硫后的煙氣，煙氣中的二氧化碳含量為3%?15% (V/V)。
[0028]以下給出具體實施例。
[0029]實施例1
[0030]用螺旋藻培養(yǎng)基以20ml/min流量依次潤濕各層塔板，二氧化碳含量5%的煙氣流量50ml/min從塔底部進入與塔板上的被培養(yǎng)液潤濕的薄膜進行接觸使二氧化碳部分被溶解，并作為碳源促進螺旋藻生長。塔板與水平的夾角為40°，培養(yǎng)周期10天，生物量為95g/
m2o
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