一種利用微藻固定工業(yè)排放廢氣中二氧化碳的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護技術領域，具體涉及一種利用微藻固定工業(yè)排放廢氣中二氧化碳的方法。
【背景技術】
[0002]—段時間以來，全球二氧化碳(CO2)水平的持續(xù)增加引起了全世界的關注。根據(jù)體積測算，在工業(yè)革命開始時，每一百萬份空氣中有大約280份C02，而今天，每百萬份(ppm)中有360份，增加了 30%。每年增加2ppm，并且仍在上升。如果目前的趨勢持續(xù)下去，在21世紀后半葉，大氣中CO2的濃度將加倍，達到大約700ppm?，F(xiàn)在，許多科學家相信，在過去50年中觀察到的全球變暖，大部分可以歸因于這種人類活動導致的二氧化碳的增加。而由CO2引起的溫室效應是人類目前所面臨的最大的環(huán)境問題之一，由溫室效應所帶來的氣候異常、海平面升高、土地沙漠化等問題正威脅著人類的生存和發(fā)展。
[0003]在產(chǎn)生溫室效應的六種主要氣體中(C02、CH4, N2O, HFCS, PFCS, SF6)，0)2對溫室效應的作用最大，約占到55%左右?？梢钥闯觯刂?)2排放是控制溫室效應的關鍵。在這種情況下，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》、《京都協(xié)議書》先后頒布，系統(tǒng)的討論了低碳經(jīng)濟所涉及的內(nèi)容。2008年7月，G8峰會上八國表示將尋求與《聯(lián)合國氣候變化框架公約》的其他簽約方一道共同達成到2050年把全球溫室氣體排放減少50%的長期目標。作為發(fā)展中國家的代表，中國在2009年哥本哈根氣候大會提出，到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40% -45%。因此，研究和掌握CO2去除和回收技術具有十分重要的意義。
[0004]控制大氣中0)2含量主要有兩種措施，一種措施是控制CO2的產(chǎn)生:調(diào)整能源布局，提高總體能源效率，提高清潔能源所占總體能源消耗的比例，降低化石燃料消耗量。另一種措施是在能源布局和結(jié)構(gòu)很難發(fā)生根本變化的情況下，對人類工業(yè)活動所排出的CO2進行分離回收，這種措施目前被大多數(shù)國家尤其發(fā)展中國家所普遍采用。而在所有的行業(yè)中，工業(yè)排放CO2氣體的總量占到了很大的比重，因此如何固定工業(yè)排放氣中的CO2，使其中的CO2轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)以減少CO2直接排放到大氣中是急需解決的問題。特別是利用環(huán)境友好技術，轉(zhuǎn)化CO2實現(xiàn)碳減排已成為當前工業(yè)追求的目標之一。
[0005]目前，主要的CO2進行回收固定技術主要有物理固定CO2技術、化學固定CO 2技術和生物固定二氧化碳技術。其中由于生物固定CO2技術式地球上最主要的固碳方式，同時也符合自然界循環(huán)的規(guī)律。
[0006]眾所周知，綠色植物通過光合作用攝入C02。光合作用將可再生的太陽光能轉(zhuǎn)化成活的生物可以利用的能量。在葉綠素的存在下，植物利用太陽光將CO2和水轉(zhuǎn)化成碳水化合物，直接或間接地供給了幾乎所有動物和人類對食物的需要；作為該過程的副產(chǎn)物，釋放出氧氣和一些水。因此生物固定CO2技術被定義為:生物體如植物、微藻等，以CO2為碳源經(jīng)由光合作用方式，將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)(如淀粉、纖維素等)，其所需能源直接來自太陽光能，其原理為生物體體內(nèi)的葉綠素在光源的作用下可以與氣體中CO2發(fā)生光和作用，把CO2轉(zhuǎn)化為糖類和氧氣。影響光合作用速率的主要因素是有利的溫度、光強度水平和二氧化碳的利用度，大多數(shù)綠色植物非常利于響應遠高于目前大氣水平的CO2濃度。但生物轉(zhuǎn)化固定由于土地等因素限制，通過大面積種植植物來固碳不現(xiàn)實。而微藻具有光合速率高、繁殖快、環(huán)境適應性強、處理效率較高的特點，同時固碳后產(chǎn)生大量的藻體生物質(zhì)具有很好的利用價值，因此具有高度的工業(yè)化潛力。
[0007]目前對于微藻減排二氧化碳的研究均處于理論分析及實驗室階段，對于含有二氧化碳的氣源操作條件要求較高，但是實際應用時，由于工業(yè)排放氣中成份復雜(如煙道氣等)=(I)CO2濃度高(CO2濃度可高達25%體積百份比左右)；(2)還可能含有粒徑大小不同的細小顆粒、固體物質(zhì)、酸性氣體以及其它少量有機、無機物或不明物質(zhì)等等；(3)工業(yè)排放氣的溫度、壓力不合適；上述多種原因使得微藻往往難以耐受，從而使得微藻生長緩慢甚至死亡，進而嚴重影響微藻對CO2的固定速率，因此如何克服生物固碳這個缺點，擴大生物固碳技術在工業(yè)廢氣治理領域的應用范圍是所面臨的一大問題。
[0008]另外，使用微藻轉(zhuǎn)化時，為達到對0)2高效的固定速率，合適的光反應器及微藻的選擇也尤為重要。常用進行微藻光合作用的光生物反應器或者結(jié)構(gòu)復雜、操作難度高，或者氣液混合效率低，同樣也降低了微藻對CO2的固定速率。對于大量藻類的生產(chǎn)來說，關鍵的是光的存在不幸的是，光只能穿透到藻類的活培養(yǎng)物中幾厘米的深度。當藻類生物體繁殖時，培養(yǎng)物的密度增加，光穿透的程度降低。某些研究利用光學纖維的用途，這在迄今為止都是昂貴得難以問津并且沒有效益。因此，對于如何以低成本的方式將藻類暴露于足夠量的光下，使用藻類固定CO2也是需要克服的技術問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提出一種利用微藻固定工業(yè)排放廢氣中二氧化碳的方法，該方法能夠有效的使藻類處于光照條件，并提高擴大生物固碳技術在工業(yè)廢氣治理領域的應用范圍。
[0010]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0011]—種利用微藻固定工業(yè)排放廢氣中二氧化碳的方法，主要包括廢氣預處理步驟、加壓補氣步驟和微藻固定步驟:
[0012]I)廢氣預處理:將含有CO2的廢氣先引入旋風分離器進行氣固分離，之后再將氣體通入吸收塔中與洗滌液進行逆流接觸，以除去其中的細微顆粒以及一些酸性氣體，使氣體中的含塵量達到一定的要求；
[0013]2)加壓補氣:向步驟I)中處理后的氣體中補充空氣，使其中0)2氣體的體積濃度達到10-15%，同時加壓，將氣體壓強增加至0.3-1.0MPa，得到待處理的氣體；
[0014]3)微藻固定:將步驟2)中得到的待處理氣體引入微藻固定反應器中，將氣體中的CO2氣體進行固定；
[0015]其中，所述微藻固定反應器包括藻類培養(yǎng)箱，凈化反應器，溫度控制組件，參數(shù)測量組件；藻類培養(yǎng)箱與凈化反應器連接，凈化反應器底部設置有進氣管、進水管、排泥管，頂部設有出氣管、出水管，中部設置有多個中空纖維膜組件、布水器、多個光源和導流板；溫度控制組件包括熱交換器，介質(zhì)為恒溫水，用以控制反應器內(nèi)的溫度；參數(shù)測量組件包