本发明专利技术提供一种利用化工厂副产CO2、NH3及废水生产微藻的方法及装置，该方法利用化工厂副产的CO2、NH3及排放的含NH3-N较高的工业废水作为原料生产微藻，获得微藻可用于生产生物柴油或作为动物饲料，同时解决了化工生产过程中大量温室气体及工业废水的排放问题。本发明专利技术还提供了一种用于上述微藻生产的装置。本发明专利技术的方法适合大规模、低成本养殖微藻，并且三级微藻收获的方法与其他收获方式相比，具有处理能力大，投资抵、消耗低的优点，本发明专利技术具有良好的社会经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微藻エ业化养殖领域，尤其涉及ー种利用化工厂副产C02、NH3及废水生产微藻的方法及装置。
技术介绍
社会经济的发展需要消耗大量的化石能源，而化石能源的使用往往带来大量污染物及CO2的排放。在人类利用煤、石油、天然气等化石能源生产各种化工产品的过程中，伴随产生了大量的CO2及含NH3-N较高的エ业废水排放。排放的大量CO2将导致全球气候变暖和对生态环境造成影响；排放的エ业废水造成水源的富营养化，常常导致重大的环境灾难发生。微藻是ー种微小生物，也是世界上生长繁殖速度最快，利用光合作用吸收ニ氧化碳最有效的植物。它们能够有效利用阳光，将水和ニ氧化碳转化为碳水化合物和油脂，微藻固碳产生的藻体可以用于生产食物、化学产品和生物质能源。此外，微藻在光自养培养过程中可利用废水中的氮、磷等营养成分，从而降低水体的富营养化，起到净化工厂排放废水的目的。目前的微藻养殖方法均无法达到エ业化大規模养殖的要求。专利CN101555455提供了一种微藻的培养/收获方法和系统，它能有效提高微藻培养时对CO2的利用率，提高微藻产量，在微藻收获时减少了微藻的收获步骤和成本，但是它采用的生物光合反应器生产效率较低，无法做到大規模连续化生产，并且利用CO2时，仍旧是采用直接通入CO2气泡供微藻生长的方法，CO2气泡不易扩散至水中，大部分无法被吸收即扩散至大气，因此CO2利用率仍不够理想，此外它采用的微藻收获方法需要添加NaOH溶液，适用范围较窄，只适用于部分种类藻类。而现有技术中，微藻的其他主要收获技术，如离心法、过滤法、絮凝法也存在诸多问题离心法生产成本高，生产规模小，无法适用大規模エ业生产；过滤法容易堵塞过滤网，操作人员劳动强度大，无法连续稳定生产；絮凝法需要使用絮凝剂，可能对微藻产生破坏，在后续加工过程中还要分离出絮凝剂，流程复杂。
技术实现思路
化工厂尤其是以煤为原料的化工厂，在浄化装置产生大量高浓度CO2气体，如不加以利用将直接排放大气。部分装置如煤气化装置、氨合成装置将生成氨水，经浓缩后产生浓度约10-15%的氨水，除用于锅炉的排放烟气脱硫处理外也无太多用途。同时全厂产生大量含NH3-N较高的エ业废水，水中NH3-N浓度为300-800mg/l，pH值为8_10，排放到环境当中将造成水源的富营养化。本专利技术要解决的问题是提供ー种利用化工厂副产C02、NH3及废水生产微藻的方法及装置，该方法利用化工厂副产的C02、NH3及排放的含NH3-N较高的エ业废水作为原料生产微藻，解决微藻养埴的エ业化生产技术，提高养埴效率，降低养埴成本，实现微藻生物能、源的产业化，获得微藻可用于生产生物柴油或作为动物饲料，同时解决了化工生产过程中大量温室气体及エ业废水的排放问题，经济效益良好。此外，本专利技术还提供了ー种微藻收获方法，与其他收获方式相比具有处理能力大，投资抵、消耗低的优点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种大规模连续化微藻生产方法，包括如下步骤(I)在养埴池中添加微藻及微藻所需的培养液；所述培养液由如下方法制得在NH3-N浓度为300-800mg/L、pH值为8_10的エ业废水以及化工厂的副产品氨水中，通入富含ニ氧化碳的エ业废气得到NH4HCO3溶液，以该NH4HCO3溶液为主要原料，添加植物生长促进剂以及所选微藻生长所需的其他营养成分，配制成微藻生长过程中所需的培养液；(2)含有微藻的培养液在养殖池、过滤饱和池和滤液储罐之间循环流动，实现微藻生产的连续化操作； (3)在过滤饱和池中添加NH3-N浓度为300-800mg/L、pH值为8_10的エ业废水以及化工厂的副产品氨水，作为微藻生产过程的补水；所述过滤饱和池的底部设有若干根过滤管，过滤管外壁过滤孔孔径为O. Ol-Imm ；所述过滤管至少分为两组，两组交替进行过滤和通CO2气体操作；当藻液进入到过滤饱和池时pH值超出微藻的生长pH范围，富含ニ氧化碳的エ业废气通过过滤管通入到过滤饱和池中，藻液的pH值降至微藻适宜生长的PH值范围；当进行过滤时，过滤饱和池中的未成熟微藻伴随藻液流入滤液储罐，成熟微藻无法通过过滤孔而留在过滤饱和池中，藻液得到浓缩。优选的，过滤管过滤藻液及通CO2的交替操作由PLC控制系统进行自动控制；(4)在滤液储罐的藻液中，补充此前消耗的微藻生长必须养料，然后由滤液泵加压后送至养殖池；(5)当过滤饱和池中的微藻浓度达到收获要求时，停止藻液进入过滤饱和池，同时使过滤管均进行过滤操作；最初滤液依靠重力进入滤液储罐，当观察到过滤饱和池液位下降缓慢时，对滤液储罐抽真空，当滤液储罐的入口管路上所设的滤液流量计流量降至设定值时，停止抽真空，此时过滤饱和池中的浓缩藻液由浓缩藻液泵加压后外送。本专利技术在エ业废水、副产氨水中通入CO2气体，使エ业废水中的NH3与CO2反应形成NH4HCO3溶液，同时添加植物生长促进剂、K3P04等微藻生长必须的营养元素配制成培养液。使用该培养液养殖微藻，随着微藻不断进行光合作用消耗C02，培养液中的NH4HCO3不断分解释放出C02，維持培养液中较高的CO2浓度。NH4HCO3不断转化为(NH4) 2C03,培养液的pH值逐渐升高不再适合藻类生长，此时将培养液返回再通CO2气体使(NH4)2CO3转化为NH4HCO3,待PH值降低后可继续培养藻类。主要化学反应如下 H' \ f'f' /'■Λ、 fci I I'内cf\l I 、 Λ^ 丨 fsrx4 il \ΛΜ 十しLi}, ^Π4--’ ^^Π4 -,7 十 \Ajtr% +::' I I+r ...> + - エ业废水中的NH3大大提高了培养液中的CO2含量，促进了微藻对CO2气体的吸收。以往生产方法均为直接通入CO2气泡供微藻生长，CO2气泡不易扩散至水中，大部分无法被吸收即扩散至大气，因此CO2利用率较低。本专利技术CO2以离子形式存在于水中，性质稳定，利用化学平衡反应为微藻生长提供CO2,易于被微藻吸收，因此大大提高了 CO2的利用效率。本专利技术中的养殖池为池塘式养殖池、赛道式养殖池或其它类型的养殖池，在养殖池中，微藻凭借培养液中的nh3、CO2及其它营养物质通过光合作用不断进行生长、繁殖。为实现エ业化养殖，优先选择赛道式养殖池，养殖池宽度为I. 5-2. 8米，长度为80-200米，养殖池平行排列，80-150个构成一組，每组用溢流渠连接在一起，溢流渠中设置有闸门，可以通过闸门开、关控制不同养殖池的收获时间。优选的，为提高养埴池中微藻的光照强度，使微藻均勻接受阳光照射，本专利技术在养殖池中设置扰流挡板，使培养液在养殖池中流动的过程中不断上下扰动，使养殖池底层的微藻也能够浮于顶层接受阳光照射。每组扰流挡板由一块下缺ロ扰流板和一块上缺ロ扰流板组成，板间距为O. 3-0. 5米，每隔5-10米设置ー组扰流挡板。优选的，为减少微藻产品中的灰分含量，在养殖池和过滤饱和池间还设有沉砂池，含有微藻的培养液(藻液)在养殖池、沉砂池、过滤饱和池和滤液储罐之间循环流动。养殖池中的藻液沿着溢流渠依靠重力自流进入沉砂池。溢流渠为连接一组养殖池与沉砂池之间的沟渠，宽度为O. 5-1米。沉砂池宽度为3-5米，长度为4-6米，培养液中携带的泥沙将依靠重力沉降落到沉砂池底部，可以减少本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种大规模连续化微藻生产方法，其特征在干 (1)在养埴池中添加微藻及微藻所需的培养液；所述培养液由如下方法制得在NH3-N浓度为300-800mgL、pH值为8_10的エ业废水以及化工厂的副产品氨水中，通入富含ニ氧化碳的エ业废气得到NH4HCO3溶液，以该NH4HCO3溶液为主要原料，添加植物生长促进剂以及所选微藻生长所需的其他营养成分，配制成微藻生长过程中所需的培养液； (2)含有微藻的培养液在养殖池、过滤饱和池和滤液储罐之间循环流动，实现微藻生产的连续化操作； (3)在过滤饱和池中添加NH3-N浓度为300-800mgL、pH值为8_10的エ业废水以及化工厂的副产品氨水，作为微藻生产过程的补水； 所述过滤饱和池的底部设有若干根过滤管，过滤管外壁过滤孔孔径为O. Ol-Imm ； 所述过滤管至少分为两组，两组交替进行过滤和通CO2气体操作； 当藻液进入到过滤饱和池时PH值超出微藻的生长pH范围，富含ニ氧化碳的エ业废气通过过滤管通入到过滤饱和池中，藻液的PH值降至微藻适宜生长的pH值范围； 当进行过滤时，过滤饱和池中的未成熟微藻伴随藻液流入滤液储罐，成熟微藻无法通过过滤孔而留在过滤饱和池中，藻液得到浓缩； 优选的，过滤管过滤藻液及通CO2的交替操作由PLC控制系统进行自动控制； 优选的，所述过滤管还设置有自动反吹操作，过程的切換由PLC控制系统根据滤液流量计流量或操作时间进行自动调整；当ニ氧化碳气体无法对过滤管上的过滤孔完全反吹吋，将ニ氧化碳气体切换成压缩空气，通入过滤管中； 优选的，所述过滤饱和池的宽度为8-15米，长度为30-50米，底部平行铺设若干根过滤管，管径为DN25 DN100 ； 优选的，所述过滤饱和池池底具有5°的傾斜，并且在低点设计倾斜5°的集液沟，保证全部浓缩藻液能够经浓缩藻液泵外送； (4)在滤液储罐的藻液中，补充此前消耗的微藻生长必须养料，然后由滤液泵加压后送至养殖池； (5)当过滤饱和池中的微藻浓度达到收获要求时，停止藻液进入过滤饱和池，同时使过滤管均进行过滤操作；最初滤液依靠重力进入滤液储罐，当观察到过滤饱和池液位下降缓慢时，对滤液储罐抽真空，当滤液储罐的入口管路上所设的滤液流量计流量降至设定值时，停止抽真空，此时过滤饱和池中的浓缩藻液由浓缩藻液泵加压后外送。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述养殖池是池塘式养殖池或赛道式养殖池；优先选择赛道式养殖池，所述赛道式养殖池宽度为I. 5-2. 8米，长度为80-200米，养殖池平行排列，80-150个构成一組，每组用溢流渠连接在一起，溢流渠中设置有闸门；所述溢流渠与沉砂池连通；更优选的，所述养殖池中设置扰流挡板，每组扰流挡板由一块下缺ロ扰流板和ー块上缺ロ扰流板组成，板间距为O. 3-0. 5米，每隔5-10米设置ー组扰流挡板。3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于在养殖池和过滤饱和池间还设有沉砂池，含有...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿萌，贾光伟，王军，高志辉，杜晓丹，陆峰，
申请(专利权)人：中国天辰工程有限公司，天津天辰绿色能源工程技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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