專利名稱：一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能源化的方法和裝置。
背景技術(shù)：
化石能源短缺、水源危機(jī)及溫室效應(yīng)成為阻礙人類社會(huì)發(fā)展的難題，可再生且環(huán)境友好型替代能源日益受到人們的關(guān)注。我國(guó)能源短缺現(xiàn)象更為嚴(yán)重，同時(shí)，大量化石燃料的燃燒導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，我國(guó)解決能源短缺與CO2排放量大的形式更為嚴(yán)峻。污水的能源化工藝可回收利用污水中的有機(jī)物，包括污水發(fā)酵產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷技術(shù)、微生物燃料電池(MFC)技術(shù)和微藻生物柴油技術(shù)。
污水發(fā)酵能源化技術(shù)主要有兩種，一是發(fā)酵生物制氫，二是發(fā)酵產(chǎn)甲烷。發(fā)酵生物制氫是通過(guò)厭氧菌對(duì)富含碳水化合物底物的水解發(fā)酵來(lái)制取氫氣，其生產(chǎn)的氣體為混合氣體，含有H2、CO2和少量的CH4、CO以及H2O等，目前正在實(shí)驗(yàn)室研究成果向工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化過(guò)程。發(fā)酵產(chǎn)甲烷又稱沼氣發(fā)酵，是指有機(jī)物質(zhì)(如人畜家禽糞便、秸桿、雜草等)在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過(guò)種類繁多、數(shù)量巨大、且功能不同的各類微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等混合性氣體(沼氣)的復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程。沼氣作為能源利用已有很長(zhǎng)的歷史，我國(guó)的沼氣最初主要為農(nóng)村戶用沼氣池，大中型沼氣工程始于1936年，此后，大中型廢水、養(yǎng)殖業(yè)污水、村鎮(zhèn)生物質(zhì)廢棄物、城市垃圾沼氣的建立拓寬了沼氣的生產(chǎn)和使用范圍。目前，中國(guó)沼氣池的推廣應(yīng)用規(guī)模居世界首位。微生物燃料電池(Microbial fuel cells，MFCs)是一種能夠直接將污水中有機(jī)物通過(guò)微生物的作用轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置。微藻生物柴油是一種具有較大發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉矗c動(dòng)、植物為原料制備的生物柴油相比，它有不占用耕地、產(chǎn)油效率高等優(yōu)點(diǎn)。目前，微藻生物柴油在國(guó)內(nèi)外都有很大發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程也在逐步推進(jìn)。藻類中小球藻、葡萄藻和多胞藍(lán)藻等細(xì)胞中碳?xì)浠衔锘蛑愇镔|(zhì)含量較高，適于作為生產(chǎn)生物能源的原料，小球藻的培養(yǎng)方式靈活，既可以進(jìn)行光合自養(yǎng)，也可以在有機(jī)碳源存在的情況下，進(jìn)行異養(yǎng)生長(zhǎng)。收獲的藻類可以用于高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)品的生產(chǎn)也可用作生物燃料的原料。由于石化燃料燃燒所釋放的CO2被視為溫室效應(yīng)的主要原因，因此生物燃料的使用可以減少CO2向大氣中排放量。目前國(guó)內(nèi)新奧能源公司利用藻類生產(chǎn)生物柴油的研究已經(jīng)取得中試成功。微藻作為分布最廣的微生物種類之一，具有光合效率高，易培養(yǎng)，生長(zhǎng)速度快，分布廣，種類多等優(yōu)點(diǎn)。不僅可以通過(guò)光合作用固定CO2，而且部分微藻種類還擁有較高的脂含量，可以用于生物柴油的制備，因此，微藻被認(rèn)為是未來(lái)重要的生物能源原料之一。含CO2的廢氣可以被用于微藻的規(guī)模化培養(yǎng)，既減少了的CO2排放量，又促進(jìn)了微藻的生長(zhǎng)。同時(shí)，人類生活會(huì)產(chǎn)生大量廢水，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，部分藻類可以利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行異養(yǎng)生長(zhǎng)，因此，利用市政廢水及含有CO2的廢氣培養(yǎng)微藻，既能實(shí)現(xiàn)廢氣和廢水耦合低碳排，又能收集微藻的油脂作為生物柴油的原料實(shí)現(xiàn)能源化，從而降低微藻生物柴油的成本，并實(shí)現(xiàn)了廢水廢氣的資源化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決生活污水處理過(guò)程中碳回收率低、CO2固定率低和微藻油脂成本高的問(wèn)題，而提供了一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法和裝置。一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、取污水處理廠一級(jí)處理后的廢水進(jìn)行滅菌預(yù)處理，然后導(dǎo)入反應(yīng)器中，將微藻以體積比為10% 50%的接種量接種于反應(yīng)器中的廢水中，得混合液；二、將廢氣通入混合液中，進(jìn)行培養(yǎng)微藻，同時(shí)將反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)微藻過(guò)程中的余氣排出并且收集；三、將步驟二中收集的余氣與進(jìn)氣混合后重新通入反應(yīng)器中的混合液中，當(dāng)微藻培養(yǎng)至OD658值基本穩(wěn)定即進(jìn)入穩(wěn)定期后，將混合液排出，并收集混合液中的微藻，將收集得到的微藻脫水至微藻恒重后，對(duì)微藻進(jìn)行油脂提取，即完成廢氣和廢水耦合低碳排能源化。 一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法所利用的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的裝置是由反應(yīng)器主體、進(jìn)液管、出液管、蓋、進(jìn)氣管、布?xì)庋b置、出氣管和熱傳感器構(gòu)成，其中進(jìn)液管設(shè)置在反應(yīng)器主體下端，在與進(jìn)液管相對(duì)的反應(yīng)器主體下端設(shè)有出液口，在反應(yīng)器主體的頂部設(shè)有蓋，蓋上部設(shè)進(jìn)氣管和出氣管，進(jìn)氣管與設(shè)置在反應(yīng)器主體底部的布?xì)庋b置連接，在反應(yīng)器主體內(nèi)設(shè)置熱傳感器。本發(fā)明的有益效果如下微藻被認(rèn)為是未來(lái)重要的生物能源原料之一，本發(fā)明利用微藻這一特點(diǎn)，能夠在實(shí)現(xiàn)廢氣和廢水耦合低碳排的同時(shí)獲得微藻生物質(zhì)，并從中提取油脂作為生物柴油的原料。利用微藻對(duì)廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法既減少了的CO2排放量，又促進(jìn)了微藻的生長(zhǎng)。同時(shí)，人類生活會(huì)產(chǎn)生大量廢水，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。部分藻類可以利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行異養(yǎng)生長(zhǎng)，因此，利用市政廢水及廢氣培養(yǎng)微藻，既能實(shí)現(xiàn)廢氣和廢水耦合低碳排，又能收集微藻的油脂作為生物柴油的原料實(shí)現(xiàn)能源化，從而降低微藻生物柴油的成本，并實(shí)現(xiàn)了廢水廢氣的資源化。本發(fā)明利用廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，結(jié)果表明當(dāng)廢氣通入速率不同時(shí)，對(duì)小球藻固定廢氣中的無(wú)機(jī)碳含量的影響不同，收集的微藻油脂含量也會(huì)不同。本發(fā)明解決了生活污水處理過(guò)程碳回收率低、CO2固定率低和微藻油脂成本高的問(wèn)題。本發(fā)明對(duì)COD可以滿足污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-2002)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明耐沖擊負(fù)荷大，適用于進(jìn)水流量變化較大的地區(qū)。產(chǎn)生的微藻生物質(zhì)收集后，可以提取油脂，將油脂作為生物柴油的生產(chǎn)原料，并可將提取油脂后的剩余物進(jìn)行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣或乙醇,真正達(dá)到廢物的資源化。


圖I為試驗(yàn)一中所述的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的裝置示意圖；其中I為反應(yīng)器主體，2為進(jìn)液管,3為出液管,4為蓋,5為進(jìn)氣管,6為布?xì)庋b置,7為出氣管和8為熱傳感器；圖2為試驗(yàn)一中小球藻的生長(zhǎng)曲線圖，其中，^_為通氣速率為O. 05vvm的小球藻的生長(zhǎng)曲線，^ 一為通氣速率為O. Ivvm的小球藻的生長(zhǎng)曲線，▲ 為通氣速率為O. 2vvm的小球藻的生長(zhǎng)曲線一為通氣速率為O. 3vvm的小球藻的生長(zhǎng)曲線；——鐵——為通氣速率為O. 4vvm的小球藻的生長(zhǎng)曲線；圖3為試驗(yàn)一中CO2的固定曲線圖，其中，_■_為通氣速率為O. 05vvm的CO2的固定率曲線圖，^為通氣速率為O. Ivvm的CO2的固定率曲線，^邊^(qū)為通氣速率為O. 2vvm的CO2的固定率曲線,I吣為通氣速率為O. 3vvm的CO2的固定率曲線，~為通氣速率為O. 4vvm的CO2的固定率曲線；圖4為試驗(yàn)一中生活污水COD去除情況曲線圖，其中，為通氣速率為O. 05vvm的生活污水COD去除率曲線，^為通氣速率為O. Ivvm的生活污水COD去除率曲線，，*^為通氣速率為O. 2vvm的生活污水COD去除率曲線，^為通氣速率為O. 3vvm的生活污水COD去除率曲線，^~為通氣速率為O. 4vvm的生活污水COD去除率曲線；
圖5為試驗(yàn)一中廢水中有機(jī)碳及無(wú)機(jī)碳的固定情況柱狀圖，其中，^為生活污水中有機(jī)碳的含量，czi為煙道氣中無(wú)機(jī)碳的含量；
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中一種廢氣和廢水稱合低碳排能源化的方法是按以下步驟實(shí)現(xiàn)的一、取污水處理廠一級(jí)處理后的廢水進(jìn)行滅菌預(yù)處理，然后導(dǎo)入反應(yīng)器中，將微藻以體積比為10% 50%的接種量接種于反應(yīng)器中的廢水中，得混合液；二、將廢氣通入混合液中，進(jìn)行培養(yǎng)微藻，同時(shí)將反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)微藻過(guò)程中的余氣排出并且收集；三、將步驟二中收集的余氣與進(jìn)氣混合后重新通入反應(yīng)器中的混合液中，當(dāng)微藻培養(yǎng)至OD658值基本穩(wěn)定即進(jìn)入穩(wěn)定期后，將混合液排出，并收集混合液中的微藻，將收集得到的微藻脫水至微藻恒重后，對(duì)微藻進(jìn)行油脂提取，即完成廢氣和廢水耦合低碳排能源化。本發(fā)明的有益效果如下微藻被認(rèn)為是未來(lái)重要的生物能源原料之一，本發(fā)明利用微藻這一特點(diǎn)，能夠在實(shí)現(xiàn)廢氣和廢水耦合低碳排的同時(shí)獲得微藻生物質(zhì)，并從中提取油脂作為生物柴油的原料。利用微藻對(duì)廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法既減少了的CO2排放量，又促進(jìn)了微藻的生長(zhǎng)。同時(shí)，人類生活會(huì)產(chǎn)生大量廢水，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。部分藻類可以利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行異養(yǎng)生長(zhǎng)，因此，利用市政廢水及廢氣培養(yǎng)微藻，既能實(shí)現(xiàn)廢氣和廢水耦合低碳排，又能收集微藻的油脂作為生物柴油的原料實(shí)現(xiàn)能源化，從而降低微藻生物柴油的成本，并實(shí)現(xiàn)了廢水廢氣的資源化。本發(fā)明利用廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，結(jié)果表明當(dāng)廢氣通入速率不同時(shí)，對(duì)小球藻固定廢氣中的無(wú)機(jī)碳含量的影響不同，收集的微藻油脂含量也會(huì)不同。本發(fā)明解決了生活污水處理過(guò)程碳回收率低、CO2固定率低和微藻油脂成本高的問(wèn)題。本發(fā)明對(duì)COD可以滿足污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-2002)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明耐沖擊負(fù)荷大，適用于進(jìn)水流量變化較大的地區(qū)。產(chǎn)生的微藻生物質(zhì)收集后，可以提取油脂，將油脂作為生物柴油的生產(chǎn)原料，并可將提取油脂后的剩余物進(jìn)行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣或乙醇,真正達(dá)到廢物的資源化。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中所述的廢水為生活污水、啤酒廢水、糖蜜廢水或工業(yè)廢水。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟一中所述的滅菌處理為高壓蒸汽滅菌、次氯酸鈣滅菌、Cl2滅菌、二氧化氯滅菌、臭氧滅菌或紫外線滅菌。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟一中所述的反應(yīng)器為平板式光生物反應(yīng)器、管道式生物反應(yīng)器、薄膜袋光生物反應(yīng)器或以透明材料覆蓋的藻類塘。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是所述的微藻 為小球藻、柵藻、鹽藻、纖維藻、葡萄藻、鞘藻或螺旋藻。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟二中的進(jìn)氣是分別以O(shè). 05vvm、0. lvvm、0. 2vvm、0. 3vvm或O. 4vvm的通氣速率通入反應(yīng)器的。其它
步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟二中所述的廢氣為煙道氣、含CO2的工業(yè)廢氣、空氣或體積百分比含量為5%的CO2和95%的空氣混合而成的。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟二中是在溫度為20° (Γ40° C，光照強(qiáng)度為IOOOlx 200001χ，光暗周期比為8 24 :16和混合液pH為5、的條件下培養(yǎng)微藻的。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟三中的微藻脫水方式為廢氣的余熱、日照或加熱至25 4(TC至微藻恒重。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是廢水的預(yù)處理方法是過(guò)濾、混凝沉淀、氣浮或以上工藝的組合。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。
具體實(shí)施方式
十一(請(qǐng)參考附圖I)本實(shí)施方式的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的裝置是由反應(yīng)器主體I、進(jìn)液管2、出液管3、蓋4、進(jìn)氣管5、布?xì)庋b置6、出氣管7和熱傳感器8構(gòu)成，其中進(jìn)液管2設(shè)置在反應(yīng)器主體I下端，在與進(jìn)液管2相對(duì)的反應(yīng)器主體I下端設(shè)有出液口 3，在反應(yīng)器主體I的頂部設(shè)有蓋4，蓋4上部設(shè)進(jìn)氣管5和出氣管7，進(jìn)氣管5與設(shè)置在反應(yīng)器主體I底部的布?xì)庋b置6連接，在反應(yīng)器主體I內(nèi)設(shè)置熱傳感器8。用以下試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果試驗(yàn)一本實(shí)驗(yàn)的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法是按照以下步驟進(jìn)行的—、取污水處理廠的一級(jí)處理后的生活污水進(jìn)行高壓蒸汽滅菌預(yù)處理，然后導(dǎo)入具體實(shí)施方式
十一所述的廢氣和廢水耦合低碳排能源化的裝置的反應(yīng)器主體I中，將小球藻以10%的接種量接種于反應(yīng)器主體I中的生活污水中，得混合液，此時(shí)小球藻的OD值為O.15g/L ；二、將 5 % C02+95 % 的空氣混合氣分別以 O. 05vvm>0. lvvm>0. 2vvm>0. 3vvm 或0. 4vvm的通氣速率經(jīng)進(jìn)氣管5和布?xì)庋b置6不斷通入混合液中即進(jìn)氣，然后在溫度為30°C，光照強(qiáng)度為25001x，光照與黑暗時(shí)間分別為12h，混合液pH為7的條件下培養(yǎng)小球藻，同時(shí)將反應(yīng)器主體I內(nèi)培養(yǎng)微藻過(guò)程中的余氣通過(guò)出氣管7排出并且收集；三、將步驟二中收集的余氣與進(jìn)氣混合后重新通入反應(yīng)器主體I中的混合液中，剩余氣體排出，將小球藻培養(yǎng)至穩(wěn)定期，即此時(shí)細(xì)胞密度在O. 3^0. 6g/L左右，培養(yǎng)小球藻的出水通過(guò)出液管3排出并且采用混凝-氣浮法收集小球藻，將收集得到的小球藻經(jīng)日照15h進(jìn)行脫水至恒重后，直接對(duì)小球藻進(jìn)行油脂提取，即完成煙道氣和廢水耦合低碳排能源化；本實(shí)施方式中所述的一級(jí)處理后的生活污水是指經(jīng)過(guò)格柵、沉淀、稀釋和調(diào)節(jié)pH處理后的生活污水；
步驟二中排出的廢氣經(jīng)過(guò)氣相色譜測(cè)定，二氧化碳含量為2% ^4% ；藻細(xì)胞脂含量測(cè)定采用改進(jìn)的Bligh方法進(jìn)行I)取烘干后的藻，于瑪瑙研缽中進(jìn)行研磨，研磨成細(xì)粉；2)精確稱量藻粉質(zhì)量m。后，向藻粉中加入O. 8mL蒸餾水，再加入ImL氯仿和2mL甲醇，振蕩2min后,超聲破碎2min ；3)再向溶液中加入Iml氯仿振蕩lmin，加入Iml蒸餾水，再振蕩lmin，然后在4000rpm/min的轉(zhuǎn)速下離心IOmin ；4)離心后，取氯仿相轉(zhuǎn)移到已稱重(mQ)的試管中，再向原管中加入2mL氯仿，振蕩Imin后,在4000rpm/min的轉(zhuǎn)速下離心IOmin,將氯仿相轉(zhuǎn)移到已稱重(m2)的試管中，重復(fù)兩次；5)將三次轉(zhuǎn)移的氯仿相通過(guò)氮吹到質(zhì)量恒定，稱重得到Hi1,并根據(jù)公式2-3計(jì)算藻細(xì)胞脂含量。
油脂含量(％) = ^I^Lxl00%(2-3)
mc式中Hi1——帶有油脂的試管重(g)；m0-試管空重(g);mc——藻粉質(zhì)量(g);油脂產(chǎn)率可由下式計(jì)算油脂產(chǎn)率(mg/d) =油脂含量(％) X藻干重XlO (mgL) (2-4)本實(shí)驗(yàn)得到的小球藻密度、脂產(chǎn)率、脂含量與通氣速率的關(guān)系如圖2和表I所示，由圖2及表I可知，通氣速率對(duì)小球藻的密度及脂含量產(chǎn)生顯著的影響。由表I可知，通氣速率為O. lvvm、0. 2vvm、0. 3vvm或O. 4vvm時(shí)，小球藻密度較高，微藻生長(zhǎng)速度較快，而O. 05vvm的通氣速率時(shí)小球藻密度較慢,微藻生長(zhǎng)速度較慢。結(jié)合表I結(jié)果可知，相比于其他四組，通氣速率為O. 3vvm時(shí),微藻生長(zhǎng)最快,最終藻密度為O. 53g/L。通氣速率為O. Ivvm時(shí)，小球藻脂含量最高，達(dá)到14. 12%，脂產(chǎn)率為59. 15mg/L，通氣速率為O. 2vvm時(shí)，小球藻脂產(chǎn)率最大，達(dá)到63. 41mg/L,脂含量為14. 09%。
由圖3可知，隨通氣速率的增加，小球藻對(duì)CO2的固定率減小，通氣速率為O. 05vvm時(shí)，CO2平均固定率最大，為33. 25%。通氣速率O. lvvm、0. 2vvm、0. 3vvm或O. 4vvm時(shí)CO2平均固定率為14.31% 24. 61%。由圖4 可知，通氣速率在 O. 05vvm、0. lvvm、0. 2vvm、0. 3vvm 或 0. 4vvm 時(shí)，最終 COD含量在100以下，符合污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。圖5為小球藻對(duì)生活污水中的有機(jī)碳及煙道氣中的無(wú)機(jī)碳的固定情況。通氣速率在O. 05vvm、0. lvvm、0. 2vvm、0. 3vvm或0. 4vvm時(shí)，小球藻從生活污水固定的有機(jī)碳含量范圍為37. 1Γ40. 97mg/L，小球藻固定的煙道氣中的無(wú)機(jī)碳含量范圍為115. 40^249. 70mg/L。與已有單純的廢氣處理或者廢水處理相比，本方法在實(shí)現(xiàn)低碳排的同時(shí)獲得微藻生物質(zhì)，并從中提取油脂作為生物柴油的原料，解決了生活污水處理過(guò)程碳回收率低、CO2固定率低和微藻油脂成本高的問(wèn)題。 表I小球藻生長(zhǎng)及油脂積累
權(quán)利要求
1.一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，其特征在于對(duì)廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、取污水處理廠一級(jí)處理后的廢水進(jìn)行滅菌預(yù)處理，然后導(dǎo)入反應(yīng)器中，將微藻以體積比為10% 50%的接種量接種于反應(yīng)器中的廢水中，得混合液； 二、將廢氣通入混合液中即進(jìn)氣，進(jìn)行培養(yǎng)微藻，同時(shí)將反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)微藻過(guò)程中的余氣排出并且收集； 三、將步驟二中收集的余氣與進(jìn)氣混合后重新通入反應(yīng)器中的混合液中，當(dāng)微藻培養(yǎng)至OD658值基本穩(wěn)定即進(jìn)入穩(wěn)定期后，將混合液排出，并收集混合液中的微藻，將收集得到的微藻脫水至微藻恒重后，對(duì)微藻進(jìn)行油脂提取，即完成廢氣和廢水耦合低碳排能源化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，其特征在于步驟一中所述的廢水為生活污水、啤酒廢水、糖蜜廢水或工業(yè)廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，其特征在于步驟一中所述的滅菌預(yù)處理為高壓蒸汽滅菌、次氯酸鈣滅菌、Ci2滅菌、二氧化氯滅菌、臭氧滅菌或紫外線滅菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，其特征在于步驟一中所述的反應(yīng)器為平板式光生物反應(yīng)器、管道式生物反應(yīng)器、薄膜袋光生物反應(yīng)器或以透明材料覆蓋的藻類塘。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，其特征在于所述的微藻為小球藻、柵藻、鹽藻、纖維藻、葡萄藻、鞘藻或螺旋藻。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，其特征在于步驟二中的進(jìn)氣是分別以O(shè). 05vvm、0. lvvm、0. 2vvm、0. 3vvm或0. 4vvm的通氣速率通入反應(yīng)器的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，其特征在于步驟二中所述的廢氣為煙道氣、含CO2的工業(yè)廢氣、空氣或體積百分比含量為5%的CO2和95%的空氣混合而成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，其特征在于步驟二中的培養(yǎng)微藻是在溫度為20° (Γ40° C，光照強(qiáng)度為ΙΟΟΟΙχ 200001χ，光暗周期比為8^24 16和混合液pH為5、的條件下進(jìn)行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法，其特征在于步驟三中的微藻脫水方式為廢氣的余熱、日照或加熱至25 40°C至微藻恒重。
10.一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的裝置，其特征在于利用廢氣和廢水耦合低碳排能源化的裝置是由反應(yīng)器主體(I)、進(jìn)液管(2)、出液管(3)、蓋(4)、進(jìn)氣管(5)、布?xì)庋b置(6)、出氣管(7)和熱傳感器(8)構(gòu)成，其中進(jìn)液管(2)設(shè)置在反應(yīng)器主體(I)下端，在與進(jìn)液管(2)相對(duì)的反應(yīng)器主體(I)下端設(shè)有出液管(3)，在反應(yīng)器主體(I)的頂部設(shè)有蓋(4)，蓋(4)上部設(shè)進(jìn)氣管(5)和出氣管(7)，進(jìn)氣管(5)與設(shè)置在反應(yīng)器主體(I)底部的布?xì)庋b置(6 )連接，在反應(yīng)器主體(I)內(nèi)設(shè)置熱傳感器(8 )。
全文摘要
一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的方法和裝置，本發(fā)明涉及一種能源化的方法和裝置。本發(fā)明是為了解決廢水處理過(guò)程中碳回收率低、CO2固定率低和微藻油脂成本高的問(wèn)題。方法(1)將經(jīng)過(guò)一級(jí)處理的廢水進(jìn)行高壓蒸汽滅菌預(yù)處理，然后導(dǎo)入反應(yīng)器中，接種微藻培養(yǎng)液；(2)向反應(yīng)器中通入廢氣，培養(yǎng)微藻；(3)收集培養(yǎng)后的微藻，將微藻經(jīng)脫水至恒重后，對(duì)微藻進(jìn)行油脂提取，即完成廢氣和廢水耦合低碳排能源化。本方法所利用的一種廢氣和廢水耦合低碳排能源化的裝置是由反應(yīng)器主體、進(jìn)液管、出液管、蓋、進(jìn)氣管、布?xì)庋b置、出氣管和熱傳感器構(gòu)成。本發(fā)明應(yīng)用于廢氣和廢水耦合低碳能源化的領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C12M1/04GK102815839SQ20121030775
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者馮玉杰, 初曉婉, 李超, 于艷玲, 張大偉, 儀超 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)