[發明專利]一種菌藻協同處理溫室氣體的膜生物反應系統

有效

• 申請號: 201910688002.7
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN110479079B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 郭成龍;韓鈺瑩;趙宸宇;葉孟琪;高國芮;閔明
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B01D53/84
• 分類號: B01D53/84;B01D53/72;B01D53/62
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種菌藻協同處理溫室氣體的膜生物反應系統，包括反應器、生物膜系統和光照裝置，生物膜系統設置于反應器內部，將其內部空間分隔為甲烷氧化菌反應室和微藻反應室，生物膜系統包括微藻生物膜、甲烷氧化菌生物膜，微藻生物膜和甲烷氧化菌生物膜之間設有一層微孔濾膜，光照裝置設置在微藻反應室正前方。本發明的菌藻協同處理溫室氣體的膜生物反應系統中，微藻光合固碳產生的氧氣和被甲烷氧化菌生化轉化產生的二氧化碳可分別被甲烷氧化菌和微藻利用，菌藻代謝過程相耦合，轉化過程清潔，產物供細胞生長代謝，且吸附式培養節能高效，可實現協同處理溫室氣體和提高生物質產量的目的。

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種菌藻協同處理溫室氣體的膜生物反應系統。

背景技術

微藻是指那些在顯微鏡下才能觀察到的單細胞微小藻類的統稱，作為一種最具有潛力的新型可再生生物質能源，具有光合效率高、零凈碳值、易培養、生長周期短、油脂含量高、環境適應性強等優點。微藻能通過光合作用將太陽能轉化為化學能，合成碳水化合物、蛋白質、脂類等，同時吸收空氣中的CO₂，放出O₂，實現CO₂減排，即：6CO₂+6H₂O+光→C₆H₁₂O₆+6O₂，并可利用微藻生產生物柴油、保健食品、飼料、天然肥料等。微藻的培養方式可分為懸浮式培養和固定化培養，懸浮式微藻培養維護困難，生物量產率低，收集需要對微藻培養液進行離心、過濾或絮凝等操作，增加微藻作為生物能源物質的生產成本，微藻的吸附式固定化培養技術可有效提高單位體積生物量，并且具有操作穩定性高、生物量密度大、采收方便、節能等優點，相比于懸浮態微藻培養技術具有更大優勢。

甲烷是僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體，但是甲烷促使氣候變暖的潛力要比二氧化碳大25～30倍，煤礦、油田和垃圾填埋場等都會產生甲烷氣體，目前，甲烷治理采用的通常是絕熱氧化等物理化學方法，但由于其存在裝置要求苛刻，操作過程復雜，成本價格高昂等缺點，因此并不利于大規模工業化應用，利用生化轉化技術進行甲烷的回收處理具有成本低、無污染、效果好等特點。在生化轉化過程中，甲烷為甲烷氧化菌提供唯一的碳源和生長所需的能源，氧氣作為生化反應所需的氧化劑，甲烷被甲烷氧化菌體內的各種酶催化氧化，最終產物是CO₂和H₂O，即：CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O，并可利用甲烷氧化菌生產單細胞蛋白，甲烷的生化轉化過程擁有很好的潛在商業價值和廣闊應用前景。

中國專利申請CN109136082A公開了一種微藻和甲烷氧化菌共生強化沼氣制取生物油脂的膜生物反應器和菌藻共生體系，在反應器中建立了甲烷氧化菌和微藻的共生體系，但是甲烷氧化菌和微藻同在液相室中，微藻甲烷氧化菌共生生物膜，不能分開處理不同來源的溫室氣體，如煤礦瓦斯和煙氣，處理效率低，也不易分別收集負載的微藻和甲烷氧化菌兩種不同的生物質。

發明內容

本發明的目的是提供一種菌藻協同處理溫室氣體的膜生物反應系統，甲烷氧化菌和微藻分離，能夠分別處理不同來源的溫室氣體，處理效果高，且能夠分別收集負載的微藻和甲烷氧化菌兩種不同的生物質。