利用低浓度碱湖卤水制备螺旋藻培养液的工艺及系统

摘要

本发明公开了一种利用低浓度碱湖卤水制备螺旋藻培养液的工艺及系统，其系统包括废弃盐碱湖、水泵、碳化塔、气体压缩机和螺旋藻养殖池；其工艺包括如下步骤：(1)检测低浓度碱湖卤水总碱浓度；(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化；(3)检测碳化后碱湖卤水；(4)配制螺旋藻培养液；本发明的优点在于，大大降低了螺旋藻的养殖成本，增强了市场竞争能力；将含有二氧化碳的废气用于卤水碳化，降低了废气中二氧化碳的浓度，减少了二氧化碳对大气的排放量，有利于环保；本发明工艺技术先进，操作可控，运行费用低，有碱湖卤水资源的地区，可大规模用于螺旋藻的养殖。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种制备螺旋藻培养液的工艺及系统，特别是涉及一 种利用低浓度碱湖卤水制备螺旋藻培养液的工艺及系统。

背景技术：

目前螺旋藻养殖普遍采用传统的养殖方式，即以小苏打为碳营养 源，添加小苏打为补充碳源采用周期投料的方法。以小苏打提供全部 碳源进行培养的螺旋藻，其生长速率在投料后的前几天生长比较快， 随着时间的增加，培养液的碱性增强，其生长速率也在逐步下降。当 培养液中PH值增加到一定值时，螺旋藻不再生长，此时应重新调整 培养液的PH值，添加小苏打，以便螺旋藻正常生长。此养殖方式需 要消耗大量的小苏打，大辐增加了螺旋藻的生产成本。

而生产小苏打的湖水要求Na2CO3和NaHCO3的浓度在一定范围 内，若浓度低于此极限即湖水碳化则不能生产小苏打。采空的盐碱湖， 储存大量的低浓度湖水，面临闲置、资源浪费等问题。

发明内容：

本发明的第一个目的在于提供一种利用低浓度碱湖卤水制备螺 旋藻培养液系统。

本发明的第二个目的在于提供一种利用低浓度碱湖卤水制备螺 旋藻培养液的工艺。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施，一种利用低浓度碱湖 卤水制备螺旋藻培养液系统，其包括废弃盐碱湖、水泵、碳化塔、气 体压缩机、中转池、蒸发池和螺旋藻养殖池，所述碳化塔的上部设有 碳化塔碱湖卤水入口，所述碳化塔的下部设有气体入口和碳化碱湖卤 水出口，所述碳化塔的顶部设有碳化尾气出口，所述废弃盐碱湖的碱 湖卤水内设有水泵，所述水泵通过管道分别与所述碳化塔碱湖卤水入 口和所述蒸发池入口连接，连接所述水泵与所述碳化塔碱湖卤水入口 的管道上设有流量计、调节阀和阀门，所述蒸发池出口通过管道与所 述碳化塔碱湖卤水入口连接，连接所述蒸发池出口与所述碳化塔碱湖 卤水入口的管道上设有所述流量计和所述调节阀，连接所述水泵与所 述蒸发池入口的管道上设有所述阀门；

所述气体压缩机出口与所述气体入口管道连接，连接所述气体压 缩机出口与所述气体入口的管道上设有所述流量计和所述调节阀；

所述碳化碱湖卤水出口分别与所述螺旋藻养殖池和所述中转池 通过管道连接，连接所述碳化碱湖卤水出口与所述螺旋藻养殖池的管 道上设有阀门，所述中转池通过管道与所述碳化塔碱湖卤水入口连 接，连接所述中转池与所述碳化塔碱湖卤水入口的管道上设有流量 计、调节阀和阀门。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施，一种利用低浓度碱湖 卤水制备螺旋藻培养液的工艺，其包括如下步骤：(1)检测低浓度碱 湖卤水总碱浓度；(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化；(3)检测碳化后碱 湖卤水；(4)配制螺旋藻培养液；

(1)检测低浓度碱湖卤水总碱浓度：经检测，低浓度碱湖卤水 中的总碱质量百分比浓度为0.8％-1.2％时，将所述总碱质量百分比浓 度为0.8％-1.2％的碱湖卤水通过所述水泵泵入所述碳化塔碳化；经检 测，低浓度碱湖卤水中的总碱质量百分比浓度低于0.8％时，将所述 总碱质量百分比浓度低于0.8％的碱湖卤水导入蒸发池进行蒸发脱 水，直至总碱质量百分比浓度达到0.8％-1.2％时，再将所述蒸发池内 的所述总碱质量百分比浓度达到0.8％-1.2％的碱湖卤水通过所述碳 化塔碱湖卤水入口导入所述碳化塔碳化；

(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化：将总碱质量百分比浓度为0.8％ -1.2％的碱湖卤水用所述水泵提升至所述碳化塔碱湖卤水入口，然后 经所述碳化塔内的分布器分散后，在所述碳化塔内喷淋下降，二氧化 碳废气经所述气体压缩机压缩后自所述碳化塔下部的气体入口通入 所述碳化塔，二氧化碳废气逆流上升，并与所述碳化塔内喷淋下降的 碱湖卤水充分接触反应，使碱湖卤水中的Na2CO3吸收二氧化碳废气 中的CO2生成Na2HCO3，二氧化碳废气中CO2的质量百分浓度为 35％-38％，二氧化碳废气进入碳化塔的压力为0.08-0.12MPa，温度为 45-50℃，通入所述碳化塔的碱湖卤水与二氧化碳废气的体积比为1∶ 7.5-8.0；

(3)检测碳化后碱湖卤水：经检测，碳化后碱湖卤水中碳酸氢 根离子的浓度小于8g/l时，将碳化后碱湖卤水导入中转池，再从所述 中转池经管道从所述碳化塔碱湖卤水入口通入所述碳化塔，重复所述 步骤(2)操作，直至碳化后碱湖卤水中碳酸氢根离子的浓度达到至 少8g/l，再将浓度达到至少8g/l的碳化后碱湖卤水导入螺旋藻养殖池； 经检测，碳化后碱湖卤水中碳酸氢根离子的浓度不小于8g/l时，将浓 度不小于8g/l的碳化后碱湖卤水导入螺旋藻养殖池；

(4)配制螺旋藻培养液：碳化后碱湖卤水从所述碳化塔的碳化 碱湖卤水出口通过管道流入所述螺旋藻养殖池，然后根据培养液的配 方施入各种肥料配制螺旋藻培养液。

所述二氧化碳混合气体为石灰窑气、烟道气、天然气燃烧后尾气 或小苏打碳化后尾气中的任意一种。

本发明的优点在于，1、使废弃的碱湖卤水得到合理的利用，有 效地利用了现有资源；2、大大降低了螺旋藻的养殖成本，增强了市 场竞争能力；3、将含有二氧化碳的废气用于卤水碳化，降低了废气 中二氧化碳的浓度，减少了二氧化碳对大气的排放量，有利于环保； 4、卤水碳化所吸收的二氧化碳补充了螺旋藻养殖的碳源，变害为利， 一举两得；5、本发明工艺技术先进，操作可控，运行费用低，有碱 湖卤水资源的地区，可大规模用于螺旋藻的养殖。

附图说明

图1为一种利用低浓度碱湖卤水制备螺旋藻培养液系统示意图。

图2为一种利用低浓度碱湖卤水制备螺旋藻培养液的工艺流程 图。

废弃盐碱湖1，水泵2，碳化塔3，气体压缩机4，螺旋藻养殖池 5，中转池6，碳化塔碱湖卤水入口7，气体入口8，碳化碱湖卤水出 口9，碳化尾气出口10，流量计11，调节阀12，阀门13，蒸发池14。

具体实施方式：

实施例1：一种利用低浓度碱湖卤水制备螺旋藻培养液系统，其 包括废弃盐碱湖1、水泵2、碳化塔3、气体压缩机4、中转池6、蒸 发池14和螺旋藻养殖池5，碳化塔3的上部设有碳化塔碱湖卤水入 口7，碳化塔3的下部设有气体入口8和碳化碱湖卤水出口9，碳化 塔3的顶部设有碳化尾气出口10，废弃盐碱湖1的碱湖卤水内设有 水泵2，水泵2通过管道分别与碳化塔碱湖卤水入口7和蒸发池14 入口连接，连接水泵2与碳化塔碱湖卤水入口7的管道上设有流量计 11、调节阀12和阀门13，蒸发池14出口通过管道与碳化塔碱湖卤 水入口7连接，连接蒸发池14出口与碳化塔碱湖卤水入口7的管道 上设有流量计11和调节阀12，连接水泵2与蒸发池14入口的管道 上设有阀门13；

气体压缩机4出口与气体入口8管道连接，连接气体压缩机4出 口与气体入口8的管道上设有流量计11和调节阀12；

碳化碱湖卤水出口9分别与螺旋藻养殖池5和中转池6通过管道 连接，连接碳化碱湖卤水出口9与螺旋藻养殖池5的管道上设有阀门 13，中转池6通过管道与碳化塔碱湖卤水入口7连接，连接中转池6 与碳化塔碱湖卤水入口7的管道上设有流量计11、调节阀12和阀门 13。

实施例2：利用实施例1的系统来完成利用低浓度碱湖卤水制备 螺旋藻培养液的工艺，其包括如下步骤：(1)检测低浓度碱湖卤水总 碱浓度；(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化；(3)检测碳化后碱湖卤水； (4)配制螺旋藻培养液；

(1)检测低浓度碱湖卤水总碱浓度：经检测，低浓度碱湖卤水 中的总碱质量百分比浓度为0.8％，将总碱质量百分比浓度为0.8％的 碱湖卤水通过水泵2泵入碳化塔3碳化；

(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化：将总碱质量百分比浓度为0.8％ 的碱湖卤水用水泵2提升至碳化塔碱湖卤水入口7，然后经碳化塔3 内的分布器分散后，在碳化塔3内喷淋下降，石灰窑气经气体压缩机 4压缩后自碳化塔3下部的气体入口8通入碳化塔3，石灰窑气逆流 上升，并与碳化塔3内喷淋下降的碱湖卤水充分接触反应，使碱湖卤 水中的Na₂CO₃吸收石灰窑气中的CO₂生成Na₂HCO₃，石灰窑气中 CO₂的质量百分浓度为38％，石灰窑气进入碳化塔3的压力为 0.12MPa，温度为50℃，通入碳化塔3的碱湖卤水与石灰窑气的体积 比为1∶8.0；

(3)检测碳化后碱湖卤水：经检测，碳化后碱湖卤水中碳酸氢 根离子的浓度6g/l时，将碳化后碱湖卤水导入中转池6，再从中转池 6经管道从碳化塔碱湖卤水入口7通入碳化塔3，重复步骤(2)操作， 直至碳化后碱湖卤水中碳酸氢根离子的浓度达到8g/l，再将浓度达到 8g/l的碳化后碱湖卤水导入螺旋藻养殖池5；

(4)配制螺旋藻培养液：碳化后碱湖卤水从碳化塔3的碳化碱 湖卤水出口9通过管道流入螺旋藻养殖池5，然后根据培养液的配方 施入各种肥料配制螺旋藻培养液。

培养液按如下比例的成分配制：NaHCO₃-16.8份、k₂HPO₄-0.5份、 NaNO₃-2.5份、Nacl-1.0份、MgSO₄-0.2份、FeSO₄-0.01份、K₂ SO₄-1.0 份、Cacl₂-0.04份。

实施例：3：利用实施例1的系统来完成利用低浓度碱湖卤水制备 螺旋藻培养液的工艺，其包括如下步骤：(1)检测低浓度碱湖卤水总 碱浓度；(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化；(3)检测碳化后碱湖卤水； (4)配制螺旋藻培养液；

(1)检测低浓度碱湖卤水总碱浓度：经检测，低浓度碱湖卤水 中的总碱质量百分比浓度为0.6％，将总碱质量百分比浓度为0.6％的 碱湖卤水导入蒸发池14进行蒸发脱水，直至总碱质量百分比浓度达 到1％时，再将蒸发池14内的总碱质量百分比浓度达到1％的碱湖卤 水通过碳化塔碱湖卤水入口7导入碳化塔3碳化；

(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化：将总碱质量百分比浓度为1％ 的碱湖卤水用水泵2提升至碳化塔碱湖卤水入口7，然后经碳化塔3 内的分布器分散后，在碳化塔3内喷淋下降，烟道气经气体压缩机4 压缩后自碳化塔3下部的气体入口8通入碳化塔3，烟道气逆流上升， 并与碳化塔3内喷淋下降的碱湖卤水充分接触反应，使碱湖卤水中的 Na₂CO₃吸收烟道气中的CO₂生成Na₂HCO₃，烟道气中CO₂的质量百 分浓度为36％，烟道气进入碳化塔3的压力为0.1MPa，温度为48℃， 通入碳化塔3的碱湖卤水与烟道气的体积比为1∶7.8；

(3)检测碳化后碱湖卤水：经检测，碳化后碱湖卤水中碳酸氢 根离子的浓度为10g/l，将浓度为10g/l的碳化后碱湖卤水导入螺旋藻 养殖池5；

(4)配制螺旋藻培养液：碳化后碱湖卤水从碳化塔3的碳化碱 湖卤水出口9通过管道流入螺旋藻养殖池5，然后根据培养液的配方 施入各种肥料配制螺旋藻培养液。

培养液按如下比例的成分配制：NaHCO₃-16.8份、k₂HPO₄-0.5份、 NaNO₃-2.5份、Nacl-1.0份、MgSO₄-0.2份、FeSO₄-0.01份、K₂SO₄-1.0 份、Cacl₂-0.04份。

实施例4：利用实施例1的系统来完成利用低浓度碱湖卤水制备 螺旋藻培养液的工艺，其包括如下步骤：(1)检测低浓度碱湖卤水总 碱浓度；(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化；(3)检测碳化后碱湖卤水； (4)配制螺旋藻培养液；

(1)检测低浓度碱湖卤水总碱浓度：经检测，低浓度碱湖卤水 中的总碱质量百分比浓度为0.3％时，将总碱质量百分比浓度为0.3％ 的碱湖卤水导入蒸发池14进行蒸发脱水，直至总碱质量百分比浓度 达到1.2％时，再将蒸发池14内的总碱质量百分比浓度达到1.2％的 碱湖卤水通过碳化塔碱湖卤水入口7导入碳化塔3碳化；

(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化：将总碱质量百分比浓度为1.2％ 的碱湖卤水用水泵2提升至碳化塔碱湖卤水入口7，然后经碳化塔3 内的分布器分散后，在碳化塔3内喷淋下降，天然气燃烧后尾气经气 体压缩机4压缩后自碳化塔3下部的气体入口8通入碳化塔3，天然 气燃烧后尾气逆流上升，并与碳化塔3内喷淋下降的碱湖卤水充分接 触反应，使碱湖卤水中的Na₂CO₃吸收天然气燃烧后尾气中的CO₂生 成Na₂HCO₃，天然气燃烧后尾气中CO₂的质量百分浓度为35％，天 然气燃烧后尾气进入碳化塔3的压力为0.08MPa，温度为45℃，通入 碳化塔3的碱湖卤水与天然气燃烧后尾气的体积比为1∶7.5；

(3)检测碳化后碱湖卤水：经检测，碳化后碱湖卤水中碳酸氢 根离子的浓度为5g/l，将碳化后碱湖卤水导入中转池6，再从中转池 6经管道从碳化塔碱湖卤水入口7通入碳化塔3，重复步骤(2)操作， 直至碳化后碱湖卤水中碳酸氢根离子的浓度达到15g/l，再将浓度达 到15g/l的碳化后碱湖卤水导入螺旋藻养殖池5；

(4)配制螺旋藻培养液：碳化后碱湖卤水从碳化塔5的碳化碱 湖卤水出口9通过管道流入螺旋藻养殖池5，然后根据培养液的配方 施入各种肥料配制螺旋藻培养液。

培养液按如下比例的成分配制：NaHCO₃-16.8份、k₂HPO₄-0.5份、 NaNO₃-2.5份、Nacl-1.0份、MgSO₄-0.2份、FeSO₄-0.01份、K₂SO₄-1.0 份、Cacl₂-0.04份。

实施例5：利用实施例1的系统来完成利用低浓度碱湖卤水制备 螺旋藻培养液的工艺，其包括如下步骤：(1)检测低浓度碱湖卤水总 碱浓度；(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化；(3)检测碳化后碱湖卤水； (4)配制螺旋藻培养液；

(1)检测低浓度碱湖卤水总碱浓度：经检测，低浓度碱湖卤水 中的总碱质量百分比浓度为1.1％，将总碱质量百分比浓度为1.1％的 碱湖卤水通过水泵2泵入碳化塔3碳化；

(2)碱湖卤水泵入碳化塔碳化：将总碱质量百分比浓度为1.1％ 的碱湖卤水用水泵2提升至碳化塔碱湖卤水入口7，然后经碳化塔3 内的分布器分散后，在碳化塔3内喷淋下降，小苏打碳化后尾气经气 体压缩机4压缩后自碳化塔3下部的气体入口8通入碳化塔3，小苏 打碳化后尾气逆流上升，并与碳化塔3内喷淋下降的碱湖卤水充分接 触反应，使碱湖卤水中的Na₂CO₃吸收小苏打碳化后尾气中的CO₂生 成Na₂HCO₃，小苏打碳化后尾气中CO₂的质量百分浓度为37％，小 苏打碳化后尾气进入碳化塔3的压力为0.11MPa，温度为46℃，通入 碳化塔3的碱湖卤水与小苏打碳化后尾气的体积比为1∶7.9；

(3)检测碳化后碱湖卤水：经检测，碳化后碱湖卤水中碳酸氢 根离子的浓度为12g/l，将浓度为12g/l的碳化后碱湖卤水导入螺旋藻 养殖池5；

(4)配制螺旋藻培养液：碳化后碱湖卤水从碳化塔3的碳化碱 湖卤水出口通过管道流入螺旋藻养殖池5，然后根据培养液的配方施 入各种肥料配制螺旋藻培养液。

培养液按如下比例的成分配制：NaHCO₃-16.8份、k₂HPO₄-0.5份、 NaNO₃-2.5份、Nacl-1.0份、MgSO₄-0.2份、FeSO₄-0.01份、K₂SO₄-1.0 份、Cacl₂-0.04份。