一种两段多级曝气大型气升平板式光生物反应器

摘要

本发明涉及一种两段多级曝气大型气升平板式光生物反应器，包括光生物反应器，所述光生物反应器包括反应器壳体、内部隔板、曝气系统和排气系统；所述的内部隔板设置于光生物反应器的中间，将光生物反应器分隔成两个区域，内部隔板与反应器壳体顶部和底部均留有一定距离，便于藻液循环流动；所述的曝气系统包括电动阀、节流孔板、曝气主管路和多个曝气支管。本发明的有益效果是：本发明与实验室研究相比，可以实现微藻固碳技术的规模化应用；本发明保证了CO2在光生物反应器内的充足供应，并解决了CO2气体分布不均的问题；本发明可保证藻液不受外界因素的影响，并解决了光生物反应器溶氧难以排出的问题。

说明书

技术领域

该技术属于微藻固定燃煤电厂CO₂领域，特别涉及一种用于微藻固定CO₂的大型平板式光生物反应器。

背景技术

由CO₂排放引起的“温室效应”与全球变暖已成为重大环境问题，煤电释放出的CO₂占有较大比重。为解决燃煤电厂释放出的CO₂排放问题，微藻固碳技术是极具前景的技术之一。微藻对养殖环境有诸多要求，温度、光照及光周期、CO₂浓度等对其都有影响，因此选择合适的光生物反应器至关重要。

目前用于微藻固碳的光生物反应器主要有开放式和封闭式两种。开放式培养与外界环境直接接触，微藻利用自然光实现光自养生长，但其存在以下问题：占地面积大，培养条件不稳定，易受污染，受外界环境影响大。封闭式光生物反应器培养微藻的密度高，培养条件容易控制，培养出的微藻安全无污染。实验室开发了多种多样的封闭式反应器，但问题是大多仅限于进行小型研究，规模化大型应用存在CO₂气体分布不均，藻液中溶氧难于排出，微藻受多种因素影响生长速率不一、不适宜海水养殖等问题。

发明内容

本发明针对现有反应器难以规模化大型应用、藻液中溶氧难以排出、藻种生长速率不一和不适宜海水养殖的问题，发明并设计了一种多级曝气大型平板式光生物反应器，旨在实现微藻固碳技术的大规模应用，最大限度提高大型光生物反应器的固碳效率。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

这种两段多级曝气大型气升平板式光生物反应器，包括光生物反应器，所述光生物反应器包括反应器壳体、内部隔板、曝气系统和排气系统；所述的内部隔板设置于光生物反应器的中间，将光生物反应器分隔成两个区域，内部隔板与反应器壳体顶部和底部均留有一定距离，便于藻液循环流动；所述的曝气系统包括电动阀、节流孔板、曝气主管路和多个曝气支管；反应器壳体两侧均设置有第五曝气主管路和第六曝气主管路，分别从反应器壳体底部和中部通过多个曝气支管接入反应器壳体；所述的排气系统包括截止阀和连接管路，排气管为弯管，设置在反应器壳体顶部，可使藻液中的气体排出，同时保证光生物反应器内部藻液不受污染。

作为优选：所述的反应器壳体为箱型长方体结构，长方体侧面设置工质进口和工质出口，侧面和设置多个曝气口等，顶部设置排气口。

作为优选：长方体底部采用耐腐蚀钢，其余五面采用透光性能强的双层白钢化玻璃中间加PVB胶片。

作为优选：长方体的长度为4m-5m，宽度为400mm，高度为4m-5m；长方体底部的耐腐蚀钢采用907不锈钢；长方体其余五面的单层白钢化玻璃厚度为12mm。

作为优选：内部隔板与反应器壳体底部距离为0.2m-0.3m，与反应器壳体顶部距离为0.8m-1m。

作为优选：第五曝气主管路曝气流量为第六曝气主管路曝气流量的2倍。

作为优选：反应器壳体顶部的弯管数量为三根。

作为优选：第五曝气主管路和第六曝气主管路流量不同，在保证两侧藻液均可进行内部小循环流动的同时，内部隔板的两侧可进行整体循环流动。

作为优选：所述光生物反应器包括多级，级数不大于10。

作为优选：每级之间通过光生物反应器底部和中部分别设置的管接座和法兰相连。

本发明的有益效果是：

1、本发明与实验室研究相比，可以实现微藻固碳技术的规模化应用。

2、本发明保证了CO₂在光生物反应器内的充足供应，并解决了CO₂气体分布不均的问题。

3、本发明可保证藻液不受外界因素的影响，并解决了光生物反应器溶氧难以排出的问题。

4、本发明实现了藻液在光生物反应器内实现小循环流动和整体循环流动，提高了微藻的固碳效率，保证了微藻的生长速率更加均匀。

5、本发明合理设计光生物反应器结构和选择光生物反应器壳体材质，保证了反应器更适宜海水养殖。

附图说明

图1为本发明两段多级曝气大型平板式光生物反应器的主视示意图；

图2为本发明两段多级曝气大型平板式光生物反应器的恻视示意图；

图3为本发明两段多级曝气大型平板式光生物反应器壳体结构示意图。

附图标记说明：第一级光生物反应器1、第二级光生物反应器2、第n-1级光生物反应器4、第n级光生物反应器5、第一底部管接座6、第二底部管接座7、第一中部管接座8、第二中部管接座9、第三底部管接座10、第四底部管接座11、第三中部管接座12、第四中部管接座13、第五底部管接座14、第六底部管接座15、第五中部管接座16、第六中部管接座17、反应器壳体18、内部隔板19、曝气系统20、排气系统21、长方体底部22、左侧面23、右侧面24、长方体侧面25、长方体顶部26、工质进口27、工质出口28、弯管29、节流孔板30、电动阀31、第一曝气主管路32、第二曝气主管路33、曝气支管34、第三曝气主管路35、第四曝气主管路36、截止阀37、第五曝气主管路38、第六曝气主管路39。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

如图1至图3所示，这种两段多级曝气大型气升平板式光生物反应器包括第一级光生物反应器1、第二级光生物反应器2、第n-1级光生物反应器4、第n级光生物反应器5；

所述的第一级光生物反应器1和第n级光生物反应器5的一侧底部和中部分别设置管接座，所述的第二级光生物反应器2和第n-1级光生物反应器4两侧均在底部和中部设置管接座。

所述的第一级光生物反应器1底部管接座6与第二级光生物反应器2一侧的底部管接座7通过法兰相连，第一级光生物反应器1中部管接座8与第二级光生物反应器2一侧的中部管接座9通过法兰相连；

所述的第n-1级光生物反应器4一侧的底部管接座11与第n-2级光生物反应器3一侧的底部管接座10通过法兰相连，第n-1级光生物反应器4中部管接座13与第n-2级光生物反应器3一侧的中部管接座12通过相连法兰相连；

所述的第n级光生物反应器5的底部管接座15与第n-1级光生物反应器4另一侧的底部管接座14通过法兰相连，第n级光生物反应器5中部管接座17与第n-1级光生物反应器4另一侧的中部管接座16通过法兰相连。n不大于10。

所述的光生物反应器包括反应器壳体18、内部隔板19、曝气系统20、排气系统21。

所述的反应器壳体18为箱型长方体结构，长方体底部22采用耐腐蚀钢，其余五面采用透光性能强的双层白钢化玻璃中间加PVB胶片。长方体侧面25设置工质进口27和工质出口28，侧面23和24设置多个曝气口等，顶部26设置排气口。长方体的长度为4m-5m，宽度为400mm，高度为4m-5m。长方体底部22的耐腐蚀钢采用907不锈钢。长方体其余五面的单层白钢化玻璃厚度为12mm。

所述的内部隔板19设置于光生物反应器的中间，将光生物反应器分隔成两个区域，内部隔板19与反应器壳体顶部26和底部22均留有一定距离，便于藻液循环流动。内部隔板19与反应器壳体底部22距离为0.2m-0.3m，与反应器壳体顶部26距离为0.8m-1m。

所述的曝气系统20包括电动阀31、节流孔板30、曝气主管路32、33、35、36和多个曝气支管34等；反应器壳体18两侧均设置两路曝气主管路38、39，分别从反应器壳体底部和中部通过多个曝气支管接入反应器壳体18。曝气主管路38和39流量有所差别，在保证两侧藻液均可进行内部小循环流动的同时，内部隔板19的两侧可进行整体循环流动。曝气主管路38曝气流量为曝气主管路39曝气流量的2倍。

所述的排气系统21包括截止阀37和连接管路，排气管为弯管29，设置在反应器壳体顶部26，可使藻液中的气体排出，同时保证光生物反应器内部藻液不受污染。反应器壳体顶部26的弯管29数量为3根。