用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统技术方案

一种用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统，包括依次连接的：物料储罐，提供超临界水处理原料；超临界水处理系统，以物料储罐提供的原料进行超临界水处理反应；微藻培养系统，以超临界水处理系统反应所得废气和废水进行微藻培养；微藻收集系统，收集微藻培养系统培养的微藻；微藻亚/超临界水转化系统，以微藻收集系统的浓缩液为原料进行微藻亚/超临界水转化。通过在各连接管路上设置阀门，在功能系统上设置控制仪表，本实用新型专利技术实现了对微藻固碳及能源化利用的控制，不仅能高效捕集二氧化碳，也能充分利用超临界水处理系统的营养物质和盐类，在实现超临界水处理产物的无害化处理和资源化利用的同时，降低超临界水处理和微藻培养的成本。

【技术实现步骤摘要】
用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统
本技术属于超临界水处理
，特别涉及一种用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统。
技术介绍
随着我国经济水平的高速发展和人口数量的大幅增长，产生了很多难处理的污染物，如污泥、有机物等各类浆体，严重危害生态环境。以极难处理的城镇污泥和工业污泥为例，据统计，每年全国仅上述两种污泥总产量已超7000万吨(含水率80％)。污泥中还含有诸多盐类、重金属、难降解的有毒有机污染物、细菌及寄生虫卵等病原生物体，普遍具有恶臭气味，会造成污泥堆放处的空气、水、土壤的严重污染。而常规方法，如浓缩、脱水、填埋、堆肥、焚烧等处理方法无法对其实现彻底的无害化。随着我国对环保问题的越发重视，对污染物的无害化处理和资源化利用已经迫在眉睫。国内外研究及部分工业实践已经证明，利用超临界水(指温度和压力分别高于374.15℃、22.12MPa的特殊状态水)的独特性质，完全溶解在超临界水中的污泥有机质与氧化剂发生快速、彻底的均相反应，有机物中的碳元素转化成二氧化碳，氮元素绝大多数转化成氮气，而氯、硫、磷等元素则转化成相应的无机盐，实现污泥的彻底无害化处理及资源化利用。然而，超临界水处理系统是一种连续运行的高温高压系统，成本较高，严重制约了此先进技术的大规模推广和应用。通过对超临界水处理系统的研究，我们发现超临界水处理系统产生的废气主要成分是二氧化碳，产生的废水其主要成分是部分难降解有机物，产生的废渣其主要成分是金属盐类。而微藻具有生长速度快、固碳能力强、光合作用效率高、能源产品产率高等诸多优点，但由于其生长需要大量的营养物质和盐类，所以其培养成本高昂，严重制约其大规模的应用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统，以期实现污染物的无害化处理和资源化利用。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统，包括依次连接的：物料储罐1，提供超临界水处理原料；超临界水处理系统2，以物料储罐1提供的原料进行超临界水处理反应；微藻培养系统3，以超临界水处理系统2反应所得废气和废水进行微藻培养；微藻收集系统4，收集所述微藻培养系统3培养的微藻；微藻亚/超临界水转化系统5，以微藻收集系统4的浓缩液为原料进行微藻亚/超临界水转化。进一步地，所述物料储罐1的出口通过输送系统Ⅰ8连接超临界水处理系统2的进口，超临界水处理系统2的废气出口通过废气输送系统Ⅰ9连接微藻培养系统3的进气口，废水出口通过废水输送系统Ⅰ10连接微藻培养系统3的进液口，废渣出口通过废渣输送系统Ⅰ30连接后续废渣处理系统31的进口，微藻培养系统3的出口通过输送系统Ⅱ11连接微藻收集系统4的进口，微藻收集系统4的浓缩液出口通过输送系统Ⅲ13连接微藻亚/超临界水转化系统5的进口，微藻亚/超临界水转化系统5的废渣出口通过废渣输送系统Ⅱ16连接后续废渣处理系统Ⅱ32，出液口通过输送系统Ⅳ17连接液化产品储存系统6，出气口通过输送系统Ⅴ18连接气化产品储存系统7，其中，微藻收集系统4的出水口通过废水回用系统12回接微藻培养系统3的进液口，微藻亚/超临界水转化系统5的废气出口通过废气输送系统Ⅱ14回接微藻培养系统3的进气口，废水出口通过废水输送系统Ⅱ15回接微藻培养系统3的进液口，所述微藻培养系统3连接光照系统33和营养元素补充系统34。进一步地，所述废气输送系统Ⅰ9的管路上设置废气Ⅰ进口阀门19，废水输送系统Ⅰ10的管路上设置废水Ⅰ进口阀门20，废水输送系统Ⅱ15的管路上设置废水Ⅱ进口阀门21，废气输送系统Ⅱ14的管路上设置废气Ⅱ进口阀门22，输送系统Ⅱ11的管路上设置微藻收集进口阀门23，废水回用系统12的管路上设置废水回用进口阀门24，输送系统Ⅲ13的管路上设置微藻亚/超临界水转化进口阀门25，输送系统Ⅳ17的管路上设置液化产品储存进口阀门26，输送系统Ⅴ18的管路上设置气化产品储存进口阀门27，光照系统33的管路上设置微藻培养光照进口阀门28，营养元素补充系统34的管路上设置微藻培养营养元素补充进口阀门29，所述微藻培养系统3上设置有微藻培养参数控制仪表IC1001，微藻收集系统4上设置有微藻收集参数控制仪表IC1002，微藻亚/超临界水转化系统5上设置有微藻亚/超临界水转化参数控制仪表IC1003，液化产品储存系统6上设置有液化产品储存参数控制仪表IC1004，气化产品储存系统7上设置有气化产品储存参数控制仪表IC1005。本技术还提供了基于所述用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统的微藻固碳及能源化利用方法，包括如下步骤，步骤1，关闭微藻收集系统4进口和各出口，打开微藻培养系统3的各进口；步骤2，启动微藻收集系统4，打开微藻收集系统4的进口和各出口，将微藻培养系统3中的微藻输送至微藻收集系统4；步骤3，启动微藻亚/超临界水转化系统5，打开微藻亚/超临界水转化系统5进口，将微藻收集系统4产生的浓缩液输送到微藻亚/超临界水转化系统5；步骤4，将微藻亚/超临界水转化系统5的废气出和废水回送至微藻培养系统3；步骤5，将微藻亚/超临界水转化系统5的液化产品和气化产品分别输送至液化产品储存系统6和气化产品储存系统7。进一步地，本技术为微藻培养系统3投入控制联锁，即，根据微藻的实时生长情况，自动控制对应的废气输送量、废水输送量、光照、营养物质补充量在合适范围，且光照、营养物质补充量的调节优先级高于废气输送量、废水输送量的调节。进一步地，本技术为微藻收集系统4投入控制联锁，即，控制输送量，以与前后相连接系统输送量进行匹配，保持微藻收集系统4运行参数在设定范围，且进口的控制优先级高于出口。进一步地，本技术为微藻亚/超临界水转化系统5投入控制联锁，即，控制输送量，以与前后相连接系统输送量进行匹配，保持微藻亚/超临界水转化系统5运行参数在设定范围。进一步地，本技术为液化产品储存系统6和气化产品储存系统7投入控制联锁，即，根据藻亚/超临界水转化系统5的输出控制二者的选择性使用和相应的输送量，以与微藻亚/超临界水转化系统5的液化产品和气化产品输出量进行匹配，保持液化产品储存系统6和气化产品储存系统7运行参数在设定范围。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术通过微藻培养系统、微藻收集系统、微藻亚/超临界水转化系统、液化/气化产品储存系统的优化设置，不仅能够实现二氧化碳的高效捕集，而且充分利用富含营养物质的超临界水处理系统和微藻亚/超临界水转化系统产生的废气、废水以及微藻收集系统中回用的营养液，同时实现了微藻的高效培养和转化，最后生产出高值的能源产品。本技术不仅能用于超临界水处理系统工艺的后续处理，彻底实现污染物的无害化处理和资源化利用，而且也能大幅度降低微藻培养、浓缩和转化成本，实现从微藻到能源产品的高效转化。附图说明图1是本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统，其特征在于，包括依次连接的：/n物料储罐(1)，提供超临界水处理原料；/n超临界水处理系统(2)，以物料储罐(1)提供的原料进行超临界水处理反应；/n微藻培养系统(3)，以超临界水处理系统(2)反应所得废气和废水进行微藻培养；/n微藻收集系统(4)，收集所述微藻培养系统(3)培养的微藻；/n微藻亚/超临界水转化系统(5)，以微藻收集系统(4)的浓缩液为原料进行微藻亚/超临界水转化；/n其中，所述物料储罐(1)的出口通过输送系统Ⅰ(8)连接超临界水处理系统(2)的进口，超临界水处理系统(2)的废气出口通过废气输送系统Ⅰ(9)连接微藻培养系统(3)的进气口，废水出口通过废水输送系统Ⅰ(10)连接微藻培养系统(3)的进液口，废渣出口通过废渣输送系统Ⅰ(30)连接后续废渣处理系统(31)的进口，微藻培养系统(3)的出口通过输送系统Ⅱ(11)连接微藻收集系统(4)的进口，微藻收集系统(4)的浓缩液出口通过输送系统Ⅲ(13)连接微藻亚/超临界水转化系统(5)的进口，微藻亚/超临界水转化系统(5)的废渣出口通过废渣输送系统Ⅱ(16)连接后续废渣处理系统Ⅱ(32)，出液口通过输送系统Ⅳ(17)连接液化产品储存系统(6)，出气口通过输送系统Ⅴ(18)连接气化产品储存系统(7)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统，其特征在于，包括依次连接的：
物料储罐(1)，提供超临界水处理原料；
超临界水处理系统(2)，以物料储罐(1)提供的原料进行超临界水处理反应；
微藻培养系统(3)，以超临界水处理系统(2)反应所得废气和废水进行微藻培养；
微藻收集系统(4)，收集所述微藻培养系统(3)培养的微藻；
微藻亚/超临界水转化系统(5)，以微藻收集系统(4)的浓缩液为原料进行微藻亚/超临界水转化；
其中，所述物料储罐(1)的出口通过输送系统Ⅰ(8)连接超临界水处理系统(2)的进口，超临界水处理系统(2)的废气出口通过废气输送系统Ⅰ(9)连接微藻培养系统(3)的进气口，废水出口通过废水输送系统Ⅰ(10)连接微藻培养系统(3)的进液口，废渣出口通过废渣输送系统Ⅰ(30)连接后续废渣处理系统(31)的进口，微藻培养系统(3)的出口通过输送系统Ⅱ(11)连接微藻收集系统(4)的进口，微藻收集系统(4)的浓缩液出口通过输送系统Ⅲ(13)连接微藻亚/超临界水转化系统(5)的进口，微藻亚/超临界水转化系统(5)的废渣出口通过废渣输送系统Ⅱ(16)连接后续废渣处理系统Ⅱ(32)，出液口通过输送系统Ⅳ(17)连接液化产品储存系统(6)，出气口通过输送系统Ⅴ(18)连接气化产品储存系统(7)。


2.根据权利要求1所述用于超临界水处理的微藻固碳及能源化利用系统，其特征在于，所述微藻收集系统(4)的出水口通过废水回用系统(12)回接微藻培养系统(3)的进液口，微藻亚/超临界水转化系统(5)的废气出口通过废气输送系统Ⅱ(14...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，宋文瀚，郭洋，李艳辉，杨闯，张熠姝，徐甜甜，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61