[發明專利]雙槳輪平板光合反應器及微藻固碳方法

有效

• 申請號: 201810290476.1
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108485913B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 程軍;岑可法;周俊虎;劉建忠;王智化;張彥威;楊衛娟;周志軍;何勇;田江磊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/04;C12M1/02;C12N1/12;B01D53/62;B01D53/84;C12R1/89
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及生物質能利用技術，旨在提供一種雙槳輪平板光合反應器及微藻固碳方法。包括用于微藻固碳的反應器，呈立式箱型結構，其頂板及四個側板均為透光板材；頂板上設有開孔；在反應器內部設有上下共兩個槳輪，兩個槳輪的軸水平布置且相互平行，軸兩端分別安裝在設于相對側板上的軸承座中；各軸均有一個端部伸出至側板外，且在該端部固定裝設皮帶輪，皮帶輪通過皮帶連接至電動機的輸出軸；在反應器的底板上設有曝氣條，其一端通過管路與氣泵相連，在曝氣條的上表面均布若干個出氣孔。本發明的反應器內部能夠形成一個逆時針旋轉的漩渦流動，加強了氣液攪拌和物質傳遞，能夠明顯改善藻液流場和促進閃光效應，有利于提高微藻光合作用固碳效率。

技術領域

本發明是關于生物質能利用技術，特別涉及雙槳輪平板光合反應器及微藻固碳方法。

背景技術

微藻生長周期短、含油量高、分布及其廣泛。通過誘變馴化后的微藻能夠有效的耐受高濃度的二氧化碳并且擁有極高的生長速率，因此使用微藻固定燃煤電廠排放CO₂具有可行性與實用性。生物反應器作為微藻生長的場所，其類型、尺寸、內部結構極大程度的影響的微藻的生長速度，板式反應器因為占地面積小，光能利用率高的優點，在微藻養殖上被廣泛的應用。

由于光在液體與固體中存在衰減現象，藻液內部的光強各不相同。將光照強度低于一定閾值的區域定義為暗區，反之為光區，研究發現微藻需要在液體培養液中光區與暗區不斷循環才能獲得更高的光利用效率與生長速度，反應微藻在暗區與光區循環頻率的參數叫做閃光效應周期。

Huang采用CFD模擬的方式計算了三種不同反應器內部結構的水力特性，以及光區特性與微藻在反應器內部的光暗區循環特性，認為內部不添加任何擾流部件的普通鼓泡板式反應器的性能較差。因此需要對普通鼓泡式反應器內部進行進一步的優化來提高其性能。Huang設計了三套帶有混合裝置的板式反應器，并用CFD模擬手段測試這三套混合裝置的反應器的水力特性、混合時間、閃光頻率等參數，但該CFD方法并未有效測出其傳質系數，因此，需要采用實驗方法測出這些板式反應器的傳質系數。Yang等設計了一種新型水平橫管與三角棱柱結合構建擾流件的板式反應器來進行微藻養殖，通過優化反應器結構參數促進氣液混合傳質，使微藻生物質產量提高了70％。但增設橫管占據了較大的反應器內部體積，故有必要改進反應器結構型式促進微藻固定煙氣CO₂。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種雙槳輪平板光合反應器及微藻固碳方法。

為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種雙槳輪平板光合反應器，包括用于微藻固碳的反應器；所述反應器呈立式箱型結構，其頂板及四個側板均為透光板材；頂板上設有開孔，用于引入藻液和排出產氣；在反應器內部設有上下共兩個槳輪，兩個槳輪的軸水平布置且相互平行，軸兩端分別安裝在設于相對側板上的軸承座中；各軸均有一個端部伸出至側板外，且在該端部固定裝設皮帶輪，皮帶輪通過皮帶連接至電動機的輸出軸；在反應器的底板上設有曝氣條，其一端通過管路與泵送工業煙氣的氣泵相連，在曝氣條的上表面均布若干個出氣孔。

本發明中，所述兩個槳輪具有相同的旋轉方向，曝氣條平行于各槳輪的軸向布置。

本發明中，所述槳輪為不銹鋼材質的十字槳輪。

本發明中，所述透光板材是指透光率在80％以上的普通玻璃、鋼化玻璃、有機玻璃或塑料板材。

本發明中，所述反應器的長寬高尺寸為40cm×30cm×100cm，下側槳輪的軸距離底板20cm，上側槳輪的軸距離底板60cm，槳輪葉片的最大直徑為20cm(槳輪葉片端部與相對兩側板的間距均為5cm)；頂板上開孔的直徑為3cm。

本發明進一步提供了利用前述反應器實現微藻固碳的方法，包括以下步驟：