CN101619286B - 一种二氧化碳减排测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化碳减排测试装置及方法,二氧化碳减排测试装置包括:车体以及车体内提供废气、废水的供应室、微藻生物光合反应室和微藻生长过程测试设备;供应室用于向微藻生物光合反应室提供微藻生长所需的水、废气与空气的混合气体;微藻生物光合反应室布置有若干光学反应器,用于使用供应室提供的水、混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验;微藻生长过程测试设备对微藻生物光合反应室各光学反应器中微藻的生长质量的相关参数进行检测,以确定适宜吸收该废气的微藻。采用本二氧化碳减排测试装置及方法,具有灵活的流动性,可以实现在废气产生的现场进行测试,提高了测试效率,节省了运输废气所需的人力和物力。
Description
技术领域
本发明涉及生物环保工程领域,尤其涉及一种二氧化碳减排测试装置及方法。
背景技术
微藻富含蛋白质、多糖、不饱和脂肪酸等营养成分(如螺旋藻),可用于食品、医药等行业;微藻含有β-胡萝卜素、虾青素等多种色素(如杜氏藻),可用于化妆品、生物工程;有些微藻可以作为动物的饲料(如鱼腥藻),甚至是水产养殖的饵料;有些微藻中可以提取13C、15N等示踪迹,辅助现代医疗及科研实验;有些微藻还可提取抗生素和毒素,具有极高的药用价值。微藻已成为了肥料、动物饲料、保健品、食品、医药甚至化工行业的原料,具有巨大的市场开发潜力。
微藻生物能够通过光合作用将太阳能转化为生物能,能量的输入源为阳光和二氧化碳,其中阳光提供的太阳能可以认为是取之不尽用之不竭的;二氧化碳则是很多工厂排放废气的主要成分,因此如果对工厂排放废气中的二氧化碳加以利用,不但解决了成本微藻生物能量转化的成本问题,而且还能够解决相关企业的二氧化碳的减排问题。
但微藻作为最古老的一种海洋原始生物,对不同气体环境的适应性不同。然而每一个工厂排放出废气的化学组成与性质可能不同,为了能够针对不同企业的实际情况做出相应的二氧化碳减排方案,就需要首先对工厂的废气进行实际检测,以确定该企业排放的废气适合哪一种微藻的生长,继而进一步确定利用微藻对企业废气减排的方案。
现有技术检测何种微藻适应特定废气的具体方式,普遍采用运输气体至实验室的方法,但这种方法需要耗费大量的时间及物力来运输气体,且检测效率不高。
发明内容
本发明实施例提供了一种新型的二氧化碳减排测试装置及方法。
本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置,包括:车体,所述车体划分为供应室、微藻生物光合反应室和工作室;
所述供应室,用于向微藻生物光合反应室提供微藻生长所需的水、以及包含废气的混合气体;具体包括:水箱、气泵和混气罐,其中:所述水箱,带有进水管和出水管,所述水箱的出水管通过阀门与所述微藻生物光合反应室中的各光学反应器相连,并通过阀门向微藻生物光合反应室的各光学反应器供水;所述气泵,用于对外界输入的包含二氧化碳的废气和空气分别进行增压,并输入混气罐;所述混气罐,用于将所述废气和空气按比例进行混合,并通过供气管将所述混合气体输入至所述微藻生物光合反应室;
所述微藻生物光合反应室,布置有若干光学反应器,用于使用所述供应室提供的水、所述混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验;
所述微藻生长过程测试设备,布置于工作室中,用于对微藻生物光合反应室各光学反应器中微藻的生长质量的相关参数进行检测,以确定适宜吸收所述废气的微藻。
所述供应室、微藻生物光合反应室和工作室在所述车体内按照从车头到车尾的顺序依次排列。
所述气泵的进气端设有气体质量检测器,所述气体质量检测器用于检测和控制从外界输入的气体质量。
所述供应室,还包括:电气控制柜和废水出水管;
电气控制柜包括外接电源的输入接口及开关,用于为二氧化碳减排测试装置提供所需的电气供应及控制;
废水出水管,带有阀门,连接微藻生物光合反应室的出水管,排出收集的废水。
所述微藻生物光合反应室,还包括:与所述光学反应器相连的进水管、出水管和供气管,以及通风设备和管路支撑系统;
所述进水管一端与供应室的水箱的出水管相连,另一端分别与各光学反应器上端测试孔相连;
所述出水管分别与各光学反应器的下端相连,由阀门控制,输送各光学反应器中的废水至供应室中废水出水管排出;
所述混气罐通过所述供气管,以及与所述供气管相连的输气管和曝气头将所述混合气体输入至光学反应器中;
所述管路支撑系统,用于支撑固定各光学反应器以及进水管、出水管和供气管。
所述微藻生物光合反应室,还包括:
通风设备,用于使微藻生物光合反应室内空气流通,降低车体内一氧化碳、二氧化碳气体浓度;
危险报警系统,用于检测所述微藻生物光合反应室内一氧化碳、二氧化碳或其他危险气体的浓度,并当一氧化碳、二氧化碳或其他危险气体超标时进行报警。
所述微藻生物光合反应室所在的车体的侧壁以及顶部安装有透光玻璃。
所述微藻生物光合反应室,还包括:
第一照明系统、反光板、地面反光材料和遮光系统;
所述第一照明系统,布置于微藻生物光合反应室所在车体顶部的两侧,用于对所述光学反应器呈固定角度的照射;
所述反光板和地面反光材料,用于对入射到所述微藻生物光合反应室的光线进行漫反射;
所述遮光系统,安装于微藻生物光合反应室所在车体的顶部,用于当光照超过设定强度时,对光学反应器进行遮光。
所述微藻生物光合反应室,还包括:冰箱、超净台和排气扇;所述冰箱用于储藏测试用的多个品种的藻种。
所述工作室还包括:工作台、第二照明系统、空气质量测试设备和测试结果显示设备;
所述工作台,用于放置微藻生长过程测试设备、空气质量测试设备和测试结果显示设备;
所述第二照明系统,用于为所述工作室提供照明。
本发明实施例还提供了一种二氧化碳减排测试方法,包括:
车体内的供应室通过水箱的出水管和阀门与所述微藻生物光合反应室中的各光学反应器相连,并通过所述阀门向微藻生物光合反应室的各光学反应器供水;
所述供应室通过气泵对外界输入的废气和空气分别进行增压,将废气和空气按比例进行混合,并通过供气管将混合气体输入至微藻生物光合反应室;
微藻生物光合反应室中的若干光学反应器使用所述供应室提供的水、所述混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验;
所述车体内的微藻生长过程测试设备对微藻生物光合反应室各光学反应器中微藻的生长质量的相关参数进行检测,以确定适宜吸收所述废气的微藻。
所述废气为外界输入至所述供应室的包含二氧化碳的废气。
微藻生物光合反应室中的若干光学反应器使用所述供应室提供的水、所述混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验,包括:
微藻生物光合反应室中的光学反应器通过进水管与供应室的水箱的出水管相连,接收所述供应室的水箱提供的水;
所述光学反应器通过供气管、以及与所述供气管相连的输气管和曝气头接收所述供应室中混气罐中输出的混合气体;
所述光学反应器使用所述供应室的水箱提供的水、所述供应室中混气罐中输出的混合气体以及放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验。
本发明实施例的有益效果包括:
本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置及方法中,二氧化碳减排测试装置包括:车体以及车体内的供应室、微藻生物光合反应室和微藻生长过程测试设备;其中,供应室向微藻生物光合反应室提供微藻生长所需的水、废气与空气的混合气体;微藻生物光合反应室布置有若干光学反应器,使用供应室提供的水、混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验;微藻生长过程测试设备对微藻生物光合反应室各光学反应器中微藻的生长质量的相关参数进行检测,以确定适宜吸收该废气的微藻。
本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置及方法,由于整体采用了车载的方式,具有灵活的流动性,可以将测试的平台很方便地移动至需要减排废气的工厂,实现在废气产生的现场(例如产生废气的工厂)进行测试,及时地可靠地确定适宜吸收该废气的微藻,也可以作为普通的二氧化碳减排测试实验室使用,采用本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置及方法,可以达到利用微藻减少工厂废气中二氧化碳温室气体的排放的目的,在目前全球日趋变暖的情况下,具有良好的环保效益。并且,本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置及方法与现有技术相比较,其使用的环境和范围较更为灵活和广泛,克服了现有二氧化碳减排测试实验室由于无法流动带来的各种弊端,提高了测试效率,并且节省了运输废气所需的人力和物力。
附图说明
图1为本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置的内部结构示意图;
图2为本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置的侧视图;
图3为本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置的俯视图。
图4为本发明实施例提供的二氧化碳减排测试方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图,用具体实施例对本发明提供的一种二氧化碳减排测试装置及方法进行详细的说明。
图1是本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置的内部结构示意图。如图1所示,本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置,具体包括:车体、以及车体内按照从车头到车尾的顺序依次划分的供应室101、微藻生物光合反应室102和工作室103。其中,在供应室101与微藻生物光合反应室102之间,微藻生物光合反应室102和工作室103之间分别有隔断,且隔断中开有进出的门。
如图1所示的二氧化碳减排测试装置中,车体可以由普通40ft集装箱改制而成,长、宽和高分别为12.02m、2.35m和2.38m。
车体上开有两个门,一个在工作室所在车体的侧壁上,大小为1000*2200,用于往二氧化碳减排测试装置上搬运体积较大的设备(如冰箱、超净台和电气控制柜等)时使用,而另一个在供应室所在车体的侧壁上,大小为800*2200,用于往二氧化碳减排测试装置上搬运体积较小的设备(例如气瓶、水箱、气泵等)时使用。
车体的前端是供应室101,供应室101向微藻生物光合反应室102提供微藻生长所需的水,以及废气与空气的混合气体。具体来说,供应室101包括水箱、气泵和混气罐,以及相关管路和阀门等;其中:
水箱为微藻生物光合反应室102中微藻生长提供必不可少的水源。水箱连接有进水管(带有阀门)和出水管(带有阀门),水箱的出水管通过阀门与微藻生物光合反应室中的光学反应器相连,由于水箱内的水位高于光学反应器中的水位,可以利用两者的水位差通过阀门控制,向微藻生物光合反应室中各个光学反应器供水。
供应室101中设置有两个气泵,一个用于对外界通入的包含二氧化碳的工厂废气增压,另一个用于对外界输入的空气增压,并且将两路气体输入混气罐中进行一定比例的混合。
一般来说,为了适应微藻生长的需要,两路气体在混气罐中混合后,二氧化碳含量(质量)占整体比例应在0.5%~3%范围内,具体的比例可能因为不同的藻种而变化。为了控制的混气罐中二氧化碳的含量和密度,在气泵的进气端还设有气体质量检测器,该气体质量检测器可以检测和控制从外界通入的气体的质量。
供应室101中还放置有空调,电气控制柜和废水出水管等;其中:
空调用来调节供应室的室温。
电气控制柜包括外接电源的输入接口和开关,为整个二氧化碳减排测试装置中各用电器件提供所需的电气供应及控制,例如空调的供电、气泵的供电、冰箱的供电、照明系统供电和超净台供电等等。
废水出水管,带有阀门,连接微藻生物光合反应室中的下水管,排出收集的废水。
与供应室相隔的微藻生物光合反应室102是整个二氧化碳减排测试装置的核心部分。微藻生物光合反应室102中布置有若干光学反应器,如图1所示的微藻生物光合反应室102中,布置有80套光学反应器(在图1中标识为104)。
每个光学反应器为直径为80mm、高1m的有机玻璃管,上端有孔以便输入微藻生长所需的水和混合气体。
在微藻生物光合反应室102中,还包括与光学反应器相连的进水管、出水管、供气管,以及管路支撑系统,为微藻生长提供光照的照明系统(为了与工作室中的照明系统相区别,下面简称微藻生物光合反应室中的照明系统为第一照明系统,工作室中的照明系统为第二照明系统)、遮光系统,反光板和地面反光材料,下面分别对其进行说明。
进水管一端连着供应室的水箱的出水管,另一端分别连着与各个光学反应器的上端,并且也带有阀门对进水量进行控制。
供气管与供应室的混气罐连通,混气罐中的混合气体通过供气管、与供气管相连的输气管和曝气头输入到光学反应器中。
每个反应器的下端都连接有出水管,由阀门控制,排出光学反应器中产生的废水,并集中汇集并通过供应室的废水出水管排出。
管路支撑系统,其作用是固定支撑光学反应器和与各光学反应器连接的进水管、进气管和出水管等管路。
第一照明系统是为了保证微藻的正常生长所需光照而设计,第一照明系统安装在微藻生物光合反应室所在车体顶部的两侧,对微藻生物光合反应室中的光学反应器呈一定角度照射。
同时,为了进一步增加微藻生物光合反应室所需的光照,微藻生物光合反应室所在的车体的侧壁和顶部,还可以安装透光玻璃。
反光板以及地面铺设的反光材料,使得入射到微藻生物光合反应室中的太阳光经由反光板和地面反光材料形成漫反射,更好地利用太阳光,有利于光学反应器中的微藻生长。
遮光系统,安装在微藻生物光合反应室所在车体的顶部,具体实施时可以采用遮阳网,在光照过于强烈的时候,可以拉开用于遮挡光线,当不需要遮挡的时候,可以卷起。
为了保证微藻生物光合反应室102内空气流通,在微藻生物光合反应室102中还可以安装通风设备例如排气扇等,通风设备用于降低车体内一氧化碳、二氧化碳等有害气体浓度。
进一步地,微藻光合反应室102还可以设置危险报警系统,用于实时检测微藻生物光合反应室内一氧化碳、二氧化碳或其他危险气体的浓度,并当一氧化碳、二氧化碳或其他危险气体超标时,进行报警。
微藻生物光合反应室102内还可以设置冰箱、超净台等。冰箱用来储藏多个品种的藻种以供测试时使用,测试时,在各光学反应器中放置不同品种的藻种,通过各个品种在相同混合气体下的微藻的生长情况,来确定具体哪一种微藻适合该废气减排使用。
二氧化碳减排测试装置中的工作室103是测试工作人员进行检测工作场地和休息场地,工作室103中包括例如工作台、储水箱、水池、第二照明系统、微藻生长过程测试设备、空气质量测试设备和测试结果显示设备等。其中:
工作台用于放置各种测试设备(包括但不限于微藻生长过程测试设备、空气质量测试设备和测试结果显示设备等),工作台提供了各种测试设备的电气线路的输入接口,供测试工作人员进行日常测试时使用。测试工作人员通过监视微藻生长过程测试设备、空气质量测试设备和测试结果显示设备,确定废气减排适应使用的微藻。
储水箱和水池提供清洗设备及日常生活用水,水池下端通过排水管直接排放到车体外部,储水箱使用软管人工进水。
第二照明系统用于提供工作室中的正常采光。
工作室103中还可以放置一些日常测试人员所需的日常用品例如沙发椅等。
另外,附图2是本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置对应的侧视图,附图3是本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置对应的俯视图。
根据本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置,本发明实施例还提供了一种二氧化碳减排测试方法,如图4所示,包括以下步骤:
步骤S401、车体内的供应室向车体内的微藻生物光合反应室提供微藻生长所需的水、以及包含废气的混合气体;
步骤S402、微藻生物光合反应室中的若干光学反应器使用供应室提供的水、混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验;
步骤S403、车体内的微藻生长过程测试设备对微藻生物光合反应室各光学反应器中微藻的生长质量的相关参数进行检测,以确定适宜吸收该废气的微藻。
其中,步骤S401中,供应室向车体内的微藻生物光合反应室提供微藻生长所需的水、以及包含废气的混合气体,具体包括:
供应室通过水箱的出水管和阀门与微藻生物光合反应室中的各光学反应器相连,并通过阀门向微藻生物光合反应室的各光学反应器供水;
供应室通过气泵对外界输入的废气和空气分别进行增压,将该废气和空气按比例进行混合,并通过供气管将混合气体输入至微藻生物光合反应室。
步骤S402中,微藻生物光合反应室中的若干光学反应器使用供应室提供的水、混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验,具体包括:
微藻生物光合反应室中的光学反应器通过进水管与供应室的水箱的出水管相连,接收供应室的水箱提供的水;
光学反应器通过供气管、以及与供气管相连的输气管和曝气头接收供应室中混气罐中输出的混合气体;
光学反应器使用供应室的水箱提供的水、供应室中混气罐中输出的混合气体以及放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验。
发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置及方法中,二氧化碳减排测试装置包括车体以及车体内的供应室、微藻生物光合反应室和微藻生长过程测试设备;其中,供应室向微藻生物光合反应室提供微藻生长所需用的水、废气与空气的混合气体;微藻生物光合反应室布置有若干光学反应器,使用供应室提供的水、混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验;微藻生长过程测试设备对微藻生物光合反应室各光学反应器中微藻的生长质量的相关参数进行检测,以确定适宜吸收该废气的微藻。
本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置及方法,由于整体采用了车载的方式,具有灵活的流动性,可以将测试的平台很方便地移动至需要减排废气的工厂,实现在废气产生的现场(例如产生废气的工厂)进行测试,及时地可靠地确定适宜吸收该废气的微藻,也可以作为普通的二氧化碳减排测试实验室使用,采用本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置及方法,可以达到利用微藻减少工厂废气中二氧化碳温室气体的排放的目的,在目前全球日趋变暖的情况下,具有良好的环保效益。并且,本发明实施例提供的二氧化碳减排测试装置及方法与现有技术相比较,其使用的环境和范围更为灵活和广泛,克服了现有二氧化碳减排测试实验室由于无法流动带来的各种弊端,提高了测试效率,并且节省了运输气体所需的人力和物力。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种二氧化碳减排测试装置,其特征在于,包括:车体,所述车体划分为供应室、微藻生物光合反应室和工作室;
所述供应室,用于向微藻生物光合反应室提供微藻生长所需的水、以及包含废气的混合气体;具体包括:水箱、气泵和混气罐,其中:所述水箱,带有进水管和出水管,所述水箱的出水管通过阀门与所述微藻生物光合反应室中的各光学反应器相连,并通过阀门向微藻生物光合反应室的各光学反应器供水;所述气泵,用于对外界输入的包含二氧化碳的废气和空气分别进行增压,并输入混气罐;所述混气罐,用于将所述废气和空气按比例进行混合,并通过供气管将所述混合气体输入至所述微藻生物光合反应室;
所述微藻生物光合反应室,布置有若干光学反应器,用于使用所述供应室提供的水、所述混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验,所述微藻生物光合反应室所在车体的顶部安装有遮光系统,用于当光照超过预定强度时,对光学反应器进行遮光;
所述微藻生长过程测试设备,布置于工作室中,用于对微藻生物光合反应室各光学反应器中微藻的生长质量的相关参数进行检测,以确定适宜吸收所述废气的微藻。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述供应室、微藻生物光合反应室和工作室在所述车体内按照从车头到车尾的顺序依次排列。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气泵的进气端设有气体质量检测器,所述气体质量检测器用于检测和控制从外界输入的气体质量。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述供应室,还包括:电气控制柜和废水出水管;
电气控制柜包括外接电源的输入接口及开关,用于为二氧化碳减排测试装置提供所需的电气供应及控制;
废水出水管,带有阀门,连接微藻生物光合反应室的出水管,排出收集的废水。
5.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述微藻生物光合反应室,还包括:与所述光学反应器相连的进水管、出水管和供气管,以及通风设备和管路支撑系统;
所述进水管一端与供应室的水箱的出水管相连,另一端分别与各光学反应器上端测试孔相连;
所述出水管分别与各光学反应器的下端相连,由阀门控制,输送各光学反应器中的废水至供应室中废水出水管排出;
所述混气罐通过所述供气管,以及与所述供气管相连的输气管和曝气头将所述混合气体输入至光学反应器中;
所述管路支撑系统,用于支撑固定各光学反应器以及进水管、出水管和供气管。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述微藻生物光合反应室,还包括:
通风设备,用于使微藻生物光合反应室内空气流通,降低车体内一氧化碳、二氧化碳气体浓度;
危险报警系统,用于检测所述微藻生物光合反应室内一氧化碳、二氧化碳或其他危险气体的浓度,并当一氧化碳、二氧化碳或其他危险气体超标时进行报警。
7.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述微藻生物光合反应室所在的车体的侧壁以及顶部安装有透光玻璃。
8.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述微藻生物光合反应室,还包括:第一照明系统、反光板、地面反光材料;
所述第一照明系统,布置于微藻生物光合反应室所在车体顶部的两侧,用于对所述光学反应器呈固定角度的照射;
所述反光板和地面反光材料,用于对入射到所述微藻生物光合反应室的光线进行漫反射。
9.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述微藻生物光合反应室,还包括:冰箱、超净台和排气扇;所述冰箱用于储藏测试用的多个品种的藻种。
10.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述工作室还包括:工作台、第二照明系统、空气质量测试设备和测试结果显示设备;
所述工作台,用于放置微藻生长过程测试设备、空气质量测试设备和测试结果显示设备;
所述第二照明系统,用于为所述工作室提供照明。
11.一种利用权利要求1-10中任一项所述的二氧化碳减排测试装置进行二氧化碳减排测试的方法,其特征在于,包括:
车体内的供应室通过水箱的出水管和阀门与微藻生物光合反应室中的各光学反应器相连,并通过所述阀门向所述微藻生物光合反应室的各光学反应器供水;
所述供应室通过气泵对外界输入的包含二氧化碳的废气和空气分别进行增压,并输入到混气罐中将废气和空气按比例进行混合,并通过供气管将混合气体输入至所述微藻生物光合反应室;
微藻生物光合反应室中的若干光学反应器使用所述供应室提供的水、所述混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验;
所述车体内的微藻生长过程测试设备对微藻生物光合反应室各光学反应器中微藻的生长质量的相关参数进行检测,以确定适宜吸收所述废气的微藻。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,微藻生物光合反应室中的若干光学反应器使用所述供应室提供的水、所述混合气体和放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验,包括:
微藻生物光合反应室中的光学反应器通过进水管与供应室的水箱的出水管相连,接收所述供应室的水箱提供的水;
所述光学反应器通过供气管、以及与所述供气管相连的输气管和曝气头接收所述供应室中混气罐中输出的混合气体;
所述光学反应器使用所述供应室的水箱提供的水、所述供应室中混气罐中输出的混合气体以及放置于各光学反应器中的微藻进行微藻生长试验。
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