[发明专利]利用微藻源光合微生物净化烟道气的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境生物资源化工程，特别是涉及一种微藻源光合微生物CO₂光纤束LED光生物反应烟道气净化装置和利用微藻源光合微生物净化烟道气的方法。

背景技术

煤炭和石油等化石燃料消费的增加，不仅造成大气污染(NO_x、SO_x)和酸雨的产生，而且产生了大量的温室气体(CO₂)。CO₂可吸收太阳红外线辐射，使地球大气圈增温，引起全球性环境的非正常演变，且危害生命系统存在与发展。温室气体由CO₂、CH₄、CFC_x、NO₂等气体组成，其主要成分是CO₂。为探索温室气体对全球气候环境变化的影响，人们进行了多学科性的评价活动，其研究结果表明，全球气候变暖的趋势主要是由温室效应引起的。由于影响因素较多，温室气体释放量与其对全球环境影响的关系的全面确切的模型较难建立。虽然，CO₂无毒并对人体无显著危害作用，但其在温室效应所占的比例高，对全球气候变化影响大，已引起人们的普遍关注。至京都协议生效以后，以化石燃料为主要能源结构的国家，国际环境压力日益增大，这些推动了对温室气体控制技术与装备的发展。随着化石燃料使用量的增加，使大气中CO₂浓度仍保持逐年增加的趋势，仅煤和石油的燃烧，每年就有数十亿吨CO₂气体进入大气，且大都集中在20km以下的大气层，造成极地冰山融化，海平面上升，全球恶劣气象现象频繁发生。据大量的监测统计结果表明，1880年大气中的CO₂含量只有284mg/L，至1980年达350mg/L，估计2050年可增加至415-480mg/Nm³，按年周期计算的CO₂浓度有连年上升，破坏了太阳入射能量和逸散能量之间的平衡，引起地球表面的能量平衡变化和全球气候变暖。化石燃料的燃烧排放的烟气中不仅粉尘、SO₂、NO₂等污染物需要控制，面对全球环境的新要求，必须对CO₂加以治理，以承担全球环境变化的责任。人们在控制烟道气体中NO_x、SO_x的污染方面做了大量工作，但CO₂的净化工作起步较晚。CO₂净化主要集中在利用森林等绿色植物固定CO₂，也有将CO₂埋进深水，使之很长一段时期停留在洋底等。另外，利用化学催化将CO₂转化为甲醇等方法发展也较快。但是，由于其它技术成本太高，技术经济方面受到限制，因此目前普遍采用的控制技术是生物控制技术，该技术被认为是实现环境持续发展的控制技术。目前，微藻大规模培养反应器有两大类：一类是敞开式培养反应器；另一类是封闭式光生物反应器。而封闭式二氧化碳生光合物培养过程所用设备大致可以分为：浅渠式光合生物培养池、管式太阳能光合生物培养器、箱式光合生物培养器和塔式光合生物培养器等类型。

发明内容

本发明的目的在于将微藻源光合微生物与环境净化技术结合，可以净化大型燃煤型烟道气中CO₂、NO_x和SO_x。该设备投资少、易于操作、反应器中微藻源光合微生物培养密度高，在净化污染物的同时将污染物物资源化利用。同时提出了微藻源光合微生物CO₂光生物反应器和微藻源光合微生物培养高密度培养方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

利用微藻源光合微生物净化烟道气的装置，包括有光纤束LED微藻源光合生物光传播媒介模块、微藻源光合生物分离单元、循环泵、微藻源光合微生物烟道气CO₂光纤束LED光生物反应器、集束式光纤LED光合生物光照系统、以及烟道气体分散提升搅拌器组合而成的二氧化碳净化体系，气体分散提升搅拌器由上下交错并具有多个气水两项溶气射流头的多环结构组成，CO₂光纤束LED光生物反应器为单级或双级或多级串联或并联，CO₂光纤束LED光生物反应装置中的光纤束LED微藻源光合微生物光源为光源和光能分散系、为一端连接的束状、或网状、片状或光纤束缠绕体、制成模块化组件在光合微生物培养器中。