CN101918110A - COx和NOx、CONOx的螯合和转化方式 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了螯合COx和NOx的方式;进一步包含将COx转化成氧气(O2)的藻类方式,以及将硫化物转化成元素硫的生物方式。本发明包含藻类、异养生物、兼性细菌和硫杆菌属。本发明包含光(光子)传输方式。光纤是一种将光子提供给生物反应器的光子传输方式。本发明包含藻类在生物反应器方式中的光子深度吸附能力。本发明包含能量管理方式,使得本发明可用于几乎任何环境中,在这些环境中可获得光子(光)源并且在无法获得光源时可包含光子源产生方式。

Description

COx和NOx、CONOx的螯合和转化方式
相关申请数据
本申请案主张2007年9月6日申请的美国临时申请案60/967,742、2008年1月17日申请的美国临时申请案61/011,403和2008年6月2日申请的美国临时申请案61/130,706的优先权。
技术领域
本发明涉及螯合碳氧化物和氮氧化物的改进方式(在本文中,方式(means)定义为方法、工艺和设备中的至少一种)。本发明洗涤碳氧化物和氮氧化物的改进方式在本文中定义为烃燃烧水溶液环境同化系统(Hydrocarbon combustion Aqueous Assimilation System for theEnvironment,HAASE)。HAASE以化学方式同化以下至少一种物质:碳氧化物(CO和CO2,下文中称为COx)和氮氧化物(NYOX,其可为N2O、NO、NO2或NO3,并且在下文中称为NOX)。在本发明中,气流(Gas Flow)定义为包含COx和/或NOx的气体源和/或气体流。
本发明(HAASE)涉及一种使COx和/或NOx排放减到最少的方式。本发明(HAASE)涉及使矿物燃料燃烧、或开采天然气、或将烃转化成氢气(H2)产生的COx和/或NOx的排放降低和/或使其减到最少。
本发明进一步包含将COx转化成氧气(O2)的藻类方式。本发明包含消耗硫的细菌方式,最优选硫杆菌属(Thiobacillus),其可将硫化物转化成元素硫。本发明包含脱烃净化水的异养细菌方式。本发明包含藻类、异养生物、兼性细菌和硫杆菌属作为将NOx转化成N2的方式。
本发明包含光(光子)传输方式。光纤是本发明将光子提供给生物反应器的光子传输方式。本发明包含半透明材料、最优选由硅或碳酸盐制成的半透明材料作为生物反应器方式和从光纤到生物反应器的光子输运。本发明包含藻类在生物反应器方式中的光子深度吸附能力。本发明包含能量管理方式,使得本发明可用于几乎任何环境中,在这些环境中可获得光子(光)源并且在无法获得光源时可包含光子源方式。
本发明包含氧气(O2)和氢气(H2)的制造方式。本发明包含藻类产生O2和H2的能力。
目前,降低大气中COx和NOx气体排放引起了广泛关注。排入大气中的COx的量被列为引起全球变暖的一个因素。矿物燃料燃烧时,会放出COx。当矿物燃料与空气或与氮气(N2)一起燃烧时,放出NOx,例如在汽车发动机和燃烧矿物燃料的炉子或锅炉中。减少COx和NOx排放对于人类越来越重要,并且是政府主管部门的重中之重。
背景技术
几个世纪以来,人类开发出了许多能量形式,和许多运输形式。在现代经济中,需要能量—从字面上讲—来为经济“提供燃料”。能量为家庭、工厂和办公室供热;提供电力;为生产设施供以动力,并且进行货物和人的运输。
在19世纪和20世纪期间,人类将矿物(烃)燃料开发成了可靠而廉价的能源;而矿物燃料的燃烧将污染性化合物释放到空气中,其中有一些会污染水。矿物燃料的燃烧产物已成为空气和水(H2O)的主要污染来源。
矿物燃料(烃)用作燃料,并且空气用作氧化剂,将产生燃烧热。烃(CXHY)最常见为:石油馏分,例如汽油、柴油、燃料油、喷气燃料和煤油;或发酵馏分,例如甲醇和乙醇;或天然产物,例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、煤和木材。烃燃烧的产物曾被认为将与自然界的氧-碳循环协力工作,所述氧-碳循环中CO2通过植物生命的光合作用而再循环成为O2。然而,过量的烃燃烧会干扰自然界;大气中过量的COx会破坏环境,引起全球变暖。烃燃烧可大致表示为:
CnH2n+2+(3/2n+1/2)O2→nCO2+(n+1)H2O+能量
更具体地说,对于汽油(2,2,4-三甲基戊烷或辛烷):
Figure GPA00001118800100031
以及,对于天然气(甲烷):
CH4+3/2O2→CO2+2H2O+213kcal
因此,矿物燃料燃烧产生COx,而地球大气中COx积累会引起全球变暖。另外,尽管光合作用将以自然方式把CO2再变为O2,但CO2的人为产生加上大量的森林砍伐已使得地球上的植物生命无法将足够多的人造CO2转化回O2。而不完全燃烧副产物—CO,对于所有人类、动物和植物生命都有毒性。
此外,烃在空气中燃烧产生NOx;NOx会妨碍光合作用,同时对所有人类、动物和植物生命都有毒性。NOx一旦形成,就与空气中的O2进一步反应,形成臭氧(O3)。O3对所有人类、动物和植物生命都有毒性。O3确实能保护地球的上层大气免受有害太阳紫外辐射;但在地球的表面,O3是有毒性的。因此,NOx的产生进一步干扰了地球上的植物生命将足够多的人造CO2转化回O2的能力。
最后,COx和NOx与空气中的H2O反应,在地球的表面形成酸,例如H2CO3、HNO2和HNO3,接着在空气中,这些酸—从字面上讲—变为酸雨落到地面上。
人们已利用添加剂来对烃燃料进行改进,以使COx或NOx的形成减到最少。然而,即使对所有发动机改进和燃料改进,地球也已经变得无法维持。
在本发明中,气流定义为包含COx的任何气体流,并且可进一步包含以下至少一种:NOx、Sx、任何金属氧化物,和其中任何组合。气流可为任何来源。气流优选来自燃烧来源和烃燃料来源中的至少一种。
在普通化学中众所周知,COx可与包含以下至少一种的水溶液反应:氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、氢氧化镁(Mg(OH)2)和其中任何组合,由此与相应金属阳离子形成碳酸盐(CO3 2-)或碳酸氢盐(HCO3 -)固体沉淀。但这些方式要么使用了危险化学品,例如NaOH或KOH,要么使用了难以保持溶解的化学品,例如Ca(OH)2或Mg(OH)2。美国专利第4,407,723号中公开并提出了用IA族和IIA族金属的氢氧化物吸附CO2的工艺,此专利在本发明中用作参考。
在普通化学中也众所周知,NOx可在水中反应形成亚硝酸根(NO2 -)或硝酸根(NO3 -),随后NO2 -或NO3 -与氨气(NH3)或氨水(NH4OH)反应,形成硝酸铵(NH4NO3);但NH4NO3也是一种危险化学品,特别是当暴露于烃或矿物燃料时。
目前,潜水艇、航天器和航天服中利用控制并消除呼吸气源中CO2的系统。这些系统利用一种CO2吸附剂珠粒,由多个胺吸附剂珠粒安置于容器内而构成。含CO2的空气流流过容器和胺吸附剂珠粒。CO2接触胺吸附剂珠粒,与其发生反应,而被截留在容器内。剩余呼吸气再循环到受控制的环境中。当容器中CO2达到饱和,以致无法再吸收CO2后,呼吸气流即转到第二容器中。随后,将饱和容器暴露于热或低压,以析出或释放出所截留的CO2,处置或用于其它系统中。据证实,所述系统可有效并且高效地控制封闭环境内的CO2含量;然而,这一技术和相关技术仍须释放CO2。美国专利第2,545,194号、第3,491,031号、第3,594,983号、第3,738,084号、第3,939,068号、第4,005,708号、第4,233,175号、第4,407,723号、第4,426,364号、第4,539,189号、第4,668,255号、第4,674,309号、第4,810,266号、第4,822,383号、第4,999,175号、第5,281,254号、第5,376,614号、第5,462,908号、第5,492,683号、第5,518,626号、第5,682,709号、第5,770,785号、第5,876,488号、第6,274,108号、第6,355,094号、第6,364,928号、第6,547,854号、第6,755,892号、第6,890,497号、第7,247,285号,和美国公开案2002/0083833中公开并提供了吸附CO2的工艺,这些专利都在本发明中用作参考。
先前关于洗涤烃燃烧气体的工作都集中在,通过硫氧化物(SOx)与碱土金属反应形成硫酸钙,来去除SOx。美国专利第4,233,175号和第7,247,285号中公开并提供了吸附SOx的工艺,这些专利在本发明中用作参考。
目前,有关将NOx转化成N2的催化剂工作包含使NOx与铂和铑催化剂反应。此类催化在运输应用中的三元催化转化器中被普遍使用。
目前,COx的运输和/或储存工作包含压缩COx气体,以及COx气体的地下压缩和最终液化。这种地下储存和/或液化会带来许多成本和风险;因为压缩和转移COx气体需要大量能量,并且COx气体的地下储存可能导致泄漏到地表面的风险。
氢燃烧—本发明产生O2和H2。本发明包括燃烧作为本发明的能源,其中燃料包含H2,并且氧化剂包含O2。本发明使燃烧时N2的使用减到最少,以限制NOx的形成。这些方式中所呈现的先前工作可见于PCT/US03/11250、PCT/US03/041719和PCT/US06/048057中,其全部并入本文用作参考。
水分散化学—本发明涉及控制水应用中COx和NOx结垢和沉积的方式。1980年6月24日颁予Ii等人的美国专利第4,209,398号(在本发明中用作参考)提供了一种抑制在与水接触的表面上形成水垢和沉积物并且使表面腐蚀减到最小的水处理工艺。所述工艺包含在水中混合以下各物:有效量的水溶性聚合物,其含有一种结构单元,所述结构单元衍生自具有烯系不饱和键并且具有一个或多个羧基的单体,至少一部分所述羧基被修饰过;和一种或多种腐蚀抑制剂化合物,其选自由以下组成的群组:无机磷酸和其水溶性盐、膦酸和其水溶性盐、有机磷酸和其水溶性盐、有机磷酸酯和其水溶性盐,以及能够在水中离解成多价金属离子的多价金属盐。所述Ii专利中没有讨论或提供COx和/或NOx螯合系统。
1984年4月10日颁予O′Leary等人的美国专利第4,442,009号(在本发明中用作参考)提供一种控制沸水中所含的水溶性钙、镁和铁杂质形成的水垢的方法。所述方法包含在水中加入螯合剂和其水溶性盐、水溶性磷酸盐以及水溶性聚甲基丙烯酸或其水溶性盐。所述O′Leary专利中没有讨论或提供COx和/或NOx螯合系统。
1986年12月23日颁予Cuisia等人的美国专利第4,631,131号(在本发明中用作参考)提供一种抑制产生水蒸汽的锅炉系统中水垢的形成的方法。所述方法包含一种化学处理,其基本上由向锅炉系统中的水中加入抑制水垢量的组合物组成,所述组合物包含顺丁烯二酸和烷基磺酸或其水溶性盐、羟基亚乙基1-二磷酸或其水溶性盐以及水溶性磷酸钠硬度沉淀剂(hardness precipitating agent)的共聚物。所述Cuisia专利中没有讨论或提供COx和/或NOx螯合系统。
1987年2月3日颁予Persinski等人的美国专利第4,640,793号(在本发明中用作参考)提供一种混合物和其抑制含水系统中结垢和腐蚀的用途,所述混合物包含:(a)重量平均分子量小于25,000的水溶性聚合物,包含比率为1∶20到20∶1的不饱和羧酸和不饱和磺酸,或其盐;和(b)至少一种选自由水溶性聚羧酸盐、膦酸盐、磷酸盐、聚磷酸盐、金属盐和磺酸盐组成的群组的化合物。所述Persinski专利提供了防止结垢和腐蚀的化学品组合;但是,所述Persinski专利没有讨论或提供COx和/或NOx螯合系统。
耗硫细菌—近年来,已经鉴别出许多在生物质中代谢或消耗硫的细菌种类(species,sp.)。这些细菌中大部分是专性好氧菌,能够把氧气、SO2、SO3、NO3和NO3作为电子供体来源,将Sx转化成硫(S)。大部分所述细菌很难将SO4转化成S,或者反应缓慢。这些细菌中有许多能够在含氧环境中工作。由于在含氧环境中,一部分硫化物被转化成硫酸盐,其又转化成硫酸,故含氧环境并不是优选的。因此,在硫化物转化成元素硫时,优选在缺氧环境中的兼性细菌或厌氧细菌,以使硫酸盐的形成减到最少。
已知能在生物质中将硫化物转化成元素硫的细菌包括(但不限于)硫杆菌属和其中最知名的脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)菌种,如美国专利第6,126,193号和美国专利第5,705,072号中所述,两篇专利都在本发明中用作参考;变形菌门(Proteobacteria)β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌(gram-negative bacteria):专性自养生物、硫碱弧菌属(Thioalkalovibrio)菌株Al-2、硫碱菌属(Thioalkalobacter)、嗜碱异养菌,和假单胞菌属(Pseudomonas)菌株ChG 3,都描述于美国专利第6,156,205号中,此专利在本发明中用作参考。美国专利第7,101,410号(在本发明中用作参考)中描述其它菌株,如下所列:红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)、紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)、其它红球菌菌种(Rhodococcus sp.)、红粉诺卡氏菌(Nocardiaerythropolis)、珊瑚诺卡氏菌(Nocardia corrolina)、其它诺卡氏菌菌种(Nocardia sp.)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、食油假单胞菌(Pseudomonas oleovorans)、其它假单胞菌菌种(Pseudomonas sp.)、球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)、节杆菌嗜石蜡诺卡氏菌(ArthobacterNocardia paraffinae)、石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus)、柠檬节杆菌(Arthrobacter citreus)、藤黄节杆菌(Arthrobacter luteus)、其它节杆菌菌种(Arthrobacter sp.)、母牛分枝杆菌JOB(Mycobacterium vaccaeJOB)和其它分枝杆菌菌种(Mycobacterium)、不动杆菌(Acinetobacter)和其它不动杆菌菌种、棒杆菌属(Corynebacterium)和其它棒杆菌菌种、氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)、中间硫杆菌(Thiobacillusintermedia)、其它硫杆菌菌种、希万氏菌属(shewanelb)、朱京色微球菌(Micrococcus cinneabareus)、其它微球菌菌种、Bacillus sulfasportare和其它芽孢杆菌菌种(bacillus sp.)、真菌、木材白腐菌(White wood rotfungi)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、白腐菌(Phanerochaete sordida)、毛栓菌(Trametes trogii)、瘤盖干酪菌(Tyromyces palustris)、其它白腐菌菌种、弗氏链霉菌(Streptomycesfradiae)、球孢链霉菌(Streptomyces globisporus)和其它链霉菌菌种、酿酒酵母菌(Saccharomyces cerrevisiae)、念珠菌菌种(Candida sp.)、浅白隐球酵母(Cryptococcus albidus)、酵母和藻类。
反硝化细菌—迄今为止,众所周知,氮化合物的存在是引起河流和湖泊富营养化的原因之一。在水的生物处理中,将待处理水中所含的氨氮转化成NO3 -。随后,NO3 -可由反硝化细菌还原成氮气。这一还原是利用某些细菌实现,这些细菌能够在无O2的情况下,利用NO3 -和NO2 -代替O2,来氧化可获得的微生物可利用的有机化合物。在以此微生物过程为特征的化学反应中,NO3 -和NO2 -用作末端电子供体,并且以可同化或微生物可利用的碳化合物用作电子受体。由于微生物反硝化的目的是消除所有被氧化的氮化合物,故有必要存在过量的可用碳源/能源来确保反硝化达到其理论完成的程度,并且存在充足的额外碳可供细菌生长使用。所需碳量可以按化学计量容易地计算出来,并且在碳源为甲醇的情况下,3.0mg/l的甲醇将充分还原1mg/l NO3 -,并提供足量的碳用于细菌生长。
碳源补充对于抵偿硝酸纤维素消化废物和生活污水中的碳和BOD缺乏极为重要。可在合适尺寸的常规槽中使用活性污泥或废水作为合适反硝化细菌的来源,或依靠通常存在于未处理污水中的细菌,并将混合液保持在基本上缺氧的条件下,来进行反硝化。反硝化所需的时间将视NO3 -和NO2 -的浓度、槽内混合液的温度、溶解氧含量、反硝化细菌种群和可获得的微生物可利用的碳材料的浓度而定。前述条件都不是决定性的,但溶解O2浓度必须低于好氧微生物生长通常所需的浓度,而且混合液的温度不应降到细菌能有效反硝化NO3 -和NO2 -的温度以下。许多常见的兼性细菌都能够实现反硝化,包括假单胞菌属、芽孢杆菌属和无色杆菌属(Achromobacter)的成员,以及硫杆菌属的兼性菌种,例如脱氮硫杆菌。在大多数活性污泥块状材料或生活污水材料中都会存在合适的反硝化细菌。完成反硝化后,使混合液中的固体在同一容器中或在单独的沉降容器中沉淀。沉降后,移走澄清的出水,而剩余固体再循环,进一步进行反硝化。尽管这些微生物过程众所周知,但目前还没有使用这些方式来转化NOx气体。
在生物学中众所周知,在CO2转化中,藻类使用光(光子)作为能源将CO2转化成O2。近来发现了进行CO2转化的效率。在将CO2转化成O2方面,以质量计,藻类的效率是植物的近20到25倍。此外,近来还发现,许多种藻类能够在无O2的情况下产生H2,其中将S和N2中的至少一种从藻类环境中去除。
藻类生物反应器(Algae Biological Reactor,ABR)—近期有关进行CO2转化(在本文中,CO2转化定义为CO2向O2的藻类转化)的藻类生物反应器(ABR)方式的尝试结合了藻类的薄膜生长或藻类在聚碳酸酯管中的生长。先前关于ABR开发的工作在以下文献中提供并在本文中参考:美国专利第6,056,919号、第6,083,740号、第6,199,317号、第6,237,284号、第6,287,852号、第6,395,521号、第6,410,258号、第6,648,949号、第7,191,736号;和Masojidek,J.等人,A Closed SolarPhotobioreactor for Cultivation of Microalgae Under Supra-high Irradiance:Basic Design and Performance,Journal of Applied Phycology 15:239-248,2003;Akira Satoh等人,Effects of Chloramphenicol on Photosynthesis,Protein Profiles and Transketolase Activity under Extremely High CO2Concentration in an Extremely-high-CO2-tolerant Green Microalga,Chhrococcum littorale,Marine Biotechnology Institute,3-75-1 Heita,Kamaishi,Iwate,026-0001 Japan;Jaffe S.,Mutant A lgae Is HydrogenFactory,http://www.wired.com/science/discoveries/news/2006/02/70273;Kremer,G.,Practical Photosynthetic Carbon Dioxide Mitigation,Ohio CoalResearch Center,www.ent.ohiou.edu~ohiocoal;Sheehan,J.等人,A LookBack at the U.S.Department of Energy′s Aquatic Species Program—Biodiesel from Algae,National Renewable Energy Laboratory,1998;Yusuf,Chisti,Biodiesel from Microalgae,Biotechnology Advances 25,294-306,2007;Jeong,Mijeong J.等人,Carbon Dioxide Mitigatin by MicralgalPhotosynthesis,Korean Chemical Society,第24卷,第12期,1763,2003;Sobczuk,T.Mazucca等人,Carbon Dioxide Uptake Efficienty by OutdoorMicroalgal Cultures in Tubular Airlift Photobioreactors,Department ofChemical Engineering University of Almeida E-04071 Almeria,Spain,JohnWiley and Sons,2003;以及Gavis,Jerome和Ferguson,John F.,Kinetics ofCarbon Dioxide Uptake by Phytoplankton at High pH,所有文献都并入本文用作参考。这些方式都在空间利用、建筑材料和能量管理方面存在不足。尤其值得注意的是,所述′949专利专一地使碳酸盐沉淀最小化和/或限制碳酸盐沉淀;这一限制将引起规模相当大的蒸气洗涤操作,以及较大体积水的管理。藻类的薄膜生长尽管有效,但需要大量空间来放置藻类薄膜和藻类薄膜的支撑介质。聚碳酸酯作为材料,在抵抗光子聚合物降解的能力方面存在固有的不足。最后,还需要能量管理方式,以便在寒冷气候以及温带气候中都可进行CO2转化。
光纤—本发明涉及光子(光)传输方式。本发明涉及光纤以及光管的方式。本发明示教使用纤维光缆作为将光(光子)传输到ABR的方式。这些方式中所呈现的先前工作可见于美国专利第4,877,306号、第5,212,757号、第6,316,516号和第7,088,897号,这些专利都并入本文用作参考。
扩散—本发明涉及气体传递(扩散)到液体中的方式。本发明示教将CO2和NO2或3小气泡扩散到水中。此项技术中的先前工作可见于美国专利第4,960,546号、第5,015,421号、第5,330,688号、第5,676,890号、第6,464,211号、第7,311,299号,这些专利都并入本文用作参考。
液体/固体分离—本发明涉及将藻类与水分离以及藻类脱水方式。此项技术中的先前工作可见于美国专利第6,120,690号、第5,846,435号和第5,906,750号以及美国专利公开案2003/029499,这些专利都并入本文用作参考。
由于人类一直要对抗全球变暖,故对管理烃燃烧排放、尤其从电厂或烃来源(例如天然气井或煤气化厂)排放的方式存在长期需求。在管理COx和NOx排放方面存在长期需求。尽管在溶液混合物中的藻类似乎能满足人类的这一重要需求,但仍对在任何环境温度下,利用最少的设备和空间来管理ABR的方式存在重大而长期的需求。
总的说来,COx、NOx和O3分别是烃燃烧的直接、间接和最终得到的产物。这些产物对所有生命、我们的环境和地球的健康有不利影响。本发明证实了一种环境可接受的方法、工艺或设备,其可明显降低COx和/或NOx,尤其是烃燃烧产生的COx和/或NOx的浓度,同时产生与自然界协力工作并且在自然界中经常出现的盐。而迄今为止人类尚未实现螯合和优选转化COx和/或NOx气体的重大而长期的需求。
已意外地发现,本发明可作为向人类提供有效并且高效的CO2转化方式的ABR方式,其中在任何环境温度下,空间利用都接近最佳,建筑材料得到改进,而且获得能量管理。意外地发现,本发明能满足上述人类的长期需求,同时是H2、蛋白质和烃的一种经济的产生来源。可运用本发明来制造用于食品制造,最优选用于动物饲料中的藻类蛋白质产品;制造烃,由烃可获得烃燃料;或制造肥料。因此,本发明不仅仅是一种对长期环境需求的解决方案,而且从商业的角度看,本发明在经济上也是可行的;因为本发明制造出市场上明确需要的可上市销售的产品。这一令人惊讶的商业/市场实用性与意外的满足上述长期人类需要的能力的经济组合,是本发明的一个新颖方面,并且将促进本发明的实施。
发明内容
本发明的主要目的在于,提供螯合COx的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
本发明另一目的在于,提供有效并且高效地从烃燃烧的燃烧排气中去除COx和/或NOx的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
本发明另一目的在于,提供有效并且高效地将烃燃烧产生的COx和/或NOx转化成无害盐的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
另外,本发明的目的还在于,提供有效并且高效地将烃燃烧产生的COx和/或NOx转化成容易处置的无害盐的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
另外,本发明的目的还在于,提供有效并且高效地将烃燃烧产生的COx和/或NOx转化成可用作土壤稳定剂的盐的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
另外,本发明的目的还在于,提供有效并且高效地将烃燃烧产生的COx和/或NOx转化成可用作构建材料的盐的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
另外,本发明的目的还在于,提供有效并且高效地将烃燃烧产生的COx和/或NOx转化成可用作pH缓冲剂的盐的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
另外,本发明的目的还在于,提供有效并且高效地将烃燃烧产生的COx和/或NOx转化成可与酸反应而释放出CO2和/或NO2的盐的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
另外,本发明的目的在于,提供将COx转化成植物物质和O2的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
另外,本发明的目的还在于,提供有效并且高效地将烃燃烧产生的NOx转化成N2的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方法、工艺和设备。
本发明的一个目的在于,提供将COx转化成O2的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方式。
本发明第二个目的在于,提供将NOx转化成N2的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方式。
本发明第三个目的在于,提供将硫化物和硫的氧化物转化成元素硫的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方式。
本发明另一目的在于,提供有效并且高效地从烃燃烧的燃烧排气中去除COx和/或NOx和/或Sx的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的方式。
另外,本发明的目的还在于,提供管理能量的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的ABR方式。
另外,本发明的目的还在于,提供管理光子(光)与藻类的接触的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的ABR方式。
另外,本发明的目的还在于,提供从ABR烃产物产生光子(光)以向ABR提供光子的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的ABR方式。
另外,本发明的目的还在于,提供ABR产生O2和/或H2的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的ABR方式。
另外,本发明的目的还在于,提供使所需装置和空间减到最少的环境友好、有效、高效并且在经济上可行的ABR方式。
另外,本发明的目的还在于,提供一种环境友好、有效、高效并且在经济上可行的ABR方式,其中所述ABR的产物具有市场潜力,最优选为蛋白质和/或烃,以致ABR具有商业/市场潜力,以及满足人类长期需求的能力。
在接下来的描述中将部分阐述本发明的其它目的和优势,并且部分将从所述描述显而易见,或可通过实践本发明得到了解。
本发明包括将COx和NOx并入水相中。本发明包括COx和/或NOx的水吸附特性。本发明进一步包括将COx和NOx中的至少一种结合成金属盐,优选结合成IA族或IIA族金属盐,最优选结合成包含钠、镁或钙中至少一种的盐。本发明还进一步包括金属,优选IA族或IIA族金属,并且最优选对碳酸根阴离子有亲和力的钠、镁或钙中的至少一种。本发明还进一步包括水合物或无水形式的金属,优选IA族、IIA族金属,最优选钠或钙中至少一种的碳酸盐的不溶性特性。本发明进一步包括分散剂与水溶液中金属碳酸盐,或金属亚硝酸盐,或金属硝酸盐相结合的抗聚集特性。
已意外地发现,本发明可廉价并且安全地去除气体中COx和/或NOx中的至少一种。在最优选实施例中,至少一部分COx和/或NOx被吸附到水相中,其中至少一部分COx和/或NOx与金属盐反应。优选地,加入水相中的金属盐为选自由以下组成的群组的至少一种:硫酸钙、半水合硫酸钙、一水合硫酸钙、二水合硫酸钙和其中任何组合。
意外地发现,本发明容易配置成多种工艺和装置布置,使得可以很容易地将本发明加入任何COx和/或NOx来源中。意外地发现,实际上可将本发明加入运输工具中,例如摩托车、汽车、卡车、船等。已意外地发现,实际上可将本发明加入电厂、制造厂、高炉或任一类燃烧方法、工艺或器件的排气烟囱中。已意外地发现,本发明的应用和使用在经济上是可行的,其中经济性和实用性是一项发明的重要特性,例如本发明,其须具有广泛诉求以便实施。最后,已意外地发现,本发明是一种在地上或地下储存COx和/或NOx的经济而可行的方式。
意外地发现,本发明容易配置成多种工艺和装置布置,使得可以很容易地将本发明加入包含COx的任何来源中。已意外地发现,实际上可将本发明加入电厂、制造厂、高炉或任一类烃燃烧方式或包含COx的烃源的排气烟囱中。已意外地发现,本发明的应用和使用在经济上是可行的,其中经济性和实用性是一项发明的重要特性,例如本发明,其须具有广泛诉求以便以人类所需的规模实施。
附图说明
当结合以下图式来考虑以下优选实施例的描述时,可更好地理解本发明,其中:
图1和图1.1说明图2到图17的图例。
图2说明气体洗涤器[1]将可获得的气流吸附/沉淀到水相中,并与任选使用的盐反应器[2]组合将任何剩余的COx和/或NOx转化成最终金属盐的图示,其中分离器[3]将沉淀的最终金属盐与水相分离。
图3说明气体洗涤器[1]将可获得的COx和/或NOx吸附/沉淀到水相中,并与任选使用的盐反应器[2]组合将可获得的COx和/或NOx转化成最终金属盐的图示,其中分离器[3]将沉淀的最终金属盐与水相分离,其中水相再循环回到气体洗涤器[1]中,其中在盐反应器[2A]中再次发生吸附/沉淀,同时在分离器[3A]中再次分离,并且其中水相再循环到气体洗涤器[1]中,以便再次将可获得的COx和/或NOx吸附/沉淀到水相中。
图4说明气体洗涤器[1]将可获得的COx和/或NOx吸附/沉淀到水相中,并与任选使用的盐反应器[2]组合将可获得的COx和/或NOx转化成最终金属盐的图示,其中分离器[3]将沉淀的金属盐与水相分离,其中温室[4]将沉淀的CO3 2-转化回到CO2以利用藻类转化成O2,其中分离器[5]将最终金属盐与废水分离,并且其中所述藻类可得到收集(harvesting)。
图5说明气体洗涤器[1]将可获得的COx和/或NOx吸附/沉淀到水相中,并与任选使用的盐反应器[2]组合将可获得的COx和/或NOx转化成最终金属盐的图示,其中分离器[3]将沉淀的最终金属盐与水相分离,其中温室[4]将沉淀的CO3 2-转化回到CO2以利用藻类转化成O2,其中分离器[5]将沉淀的最终金属盐与废水分离,其中兼性生物反应器(FacultativeBio-Reactor)[6]将废水内的NO2 2-和NO3 2-转化成N2,其中分离器[7]将兼性生物反应器[6]中的废水与生物固体(bio-solid)分离,并且其中所述藻类可得到收集。
图6说明催化单元[8]将至少一部分任何NOx燃烧气体转化成N2,连同下游的气体洗涤器[1]将可获得的COx和/或NOx吸附/沉淀到水相中,并组合任选使用的盐反应器[2]将任何剩余COx和/或NOx转化成最终金属盐的图示,其中分离器[3]将沉淀的最终金属盐与水相分离。
图7说明催化单元[8]将至少一部分任何NOx燃烧气体转化成N2,连同下游的气体洗涤器[1]将可获得的COx和/或NOx吸附/沉淀到水相中,并组合任选使用的盐反应器[2]将可获得的COx和/或NOx转化成最终金属盐的图示,其中分离器[3]将沉淀的最终金属盐与水相分离,其中水相再循环回到气体洗涤器[1]中,其中在盐反应器[2A]中再次发生吸附/沉淀,同时在分离器[3A]中再次分离,并且其中水相再循环到气体洗涤器[1]中,以便再次将可获得的COx和/或NOx吸附/沉淀到水相中。
图8说明催化单元[8]将至少一部分任何NOx燃烧气体转化成N2,连同下游的气体洗涤器[1]将可获得的COx和/或NOx吸附/沉淀到水相中,并组合任选使用的盐反应器[2]将可获得的COx和/或NOx转化成最终金属盐的图示,其中分离器[3]将沉淀的金属盐与水相分离,其中温室[4]将沉淀的CO3 2-转化回到CO2以利用藻类转化成O2,其中分离器[5]将沉淀的金属盐与废水分离,其中兼性生物反应器[6]将废水内的NO2 2-和NO3 2-转化成N2,其中分离器[7]将兼性生物反应器[6]中的废水与生物固体分离,并且其中所述藻类可得到收集。
图9说明气体洗涤器[1]将气流中可获得的COx和/或NOx吸附/沉淀到水溶液中的图示。洗涤器中的水溶液流入ABR[9]中,在其中,将COx和/或NOx转化成生物质(生物质在本文中定义为包含藻类和细菌中的至少一种)和O2。借助于分离器,优选具有旋流设计的分离器[3],将最终的H2或O2产物与ABR水溶液流出物分离。包含藻类的水溶液作为ABR再循环回路的废料排出,此后,利用分离器[7]将藻类至少部分与ABR水溶液分离,所述分离器可以是离心分离器、净化器、过滤器,或液体/固体分离技术中已知的任何类似的液体/固体分离器件。
图10说明气流到管状ABR[9]的图示,在管状ABR[9]中,包含COx和/或NOx的气流被转化成生物质和O2。应了解,可用本发明的任何ABR设计替换所述管状ABR,例如群集(Cluster)、连续搅拌反应釜(Continuous Stirred Tank Rector,CSTR)等。借助于分离器,优选具有旋流设计的分离器[3],ABR水溶液分离成气体和液体流出物。包含藻类的液体作为废料排出,此后,利用分离器[7]将藻类至少部分与液体分离,所述分离器可以是离心分离器、净化器、过滤器,或此项技术中已知的任何类似的液体/固体分离方式。通过利用液体/固体脱水装置[7A]脱除所排出的藻类的水分,来收集藻类,所述脱水装置可以是离心机、带式压滤机、压滤机,或脱水用任何类似的脱水液体/固体分离方式。当利用兼性生物反应器(Facultative Biological Reactor,FBR)[6]去除硫时,须分离FBR液体流出物,在FBR固体脱水的情况下,将硫与生物质分离。ABR中产生的O2在分离器[3C]中与ABR的气态流出物分离,所述分离器可以是以下一种:低温蒸馏器、膜分离器和压力或真空变压吸附器。FBR[6]任选将任何NOx转化成N2和/或将任何Sx转化成S。光收集系统[10]优选能够追踪太阳的位置并定向收集系统以在相对于太阳的方向上得到最佳效用,其将集合光子,进而被传输到ABR中。光子分配站[10A]优选呈球形并在内部具有反光表面,其近乎均匀地将光子分配到各ABR。
图11说明气流到ABR[9]和ABR[9A]的图示,在ABR[9]和ABR[9A]中,COx和/或NOx转化成生物质、O2和H2。应了解,可用本发明的任何ABR设计替换所述管状ABR,例如群集、CSTR等。由于产生H2的氢化酶藻类反应需要通过产生O2再生,故优选至少一个ABR产生O2,而至少一个ABR产生H2,此后,产生H2的藻类可在产生O2的ABR中再生(最好用三个ABR进行所述反应,其中两个同时产生O2,而一个同时产生H2)。借助于分离器,优选具有旋流设计的分离器[3]和[3A],将最终ABR的气态产物与ABR水溶液流出物分离。包含藻类的液体作为废料排出,此后,利用分离装置[7]和[7A]将藻类至少部分与液体分离,所述分离装置可以是离心分离器、净化器、过滤器,或此项技术中已知的任何类似的液体/固体分离方式。随后,利用分离装置[7C]脱除藻类的水分,所述分离装置可以是离心机、带式压滤机、压滤机,或脱水用任何类似的脱水液体/固体分离方式。ABR中产生的O2在分离器[3C]中与ABR的气态流出物分离,所述分离器可以是以下一种:低温蒸馏器、膜分离器和压力或真空变压吸附器。ABR中产生的H2在分离器[3D]中与ABR的气态流出物分离,所述分离器可以是以下一种:低温蒸馏器、膜分离器和压力或真空变压吸附器。FBR[6]任选将任何NOx转化成N2和/或将任何Sx转化成S。FBR[6A]将任何NOx转化成N2和/或将任何Sx转化成S,由此提供一种在产生H2的ABR中S还原的方式。当利用FBR[6]或FBR[6A]去除硫时,要借助与藻类分离和脱水类似的方式分离所排出的FBR液体流出物,在FBR固体脱水的情况下,硫与生物质分离。光收集系统[8]优选能够追踪太阳的位置并定向收集系统在对着太阳的方向上得到最佳效用,其将集合光子,光子被传输到ABR中。光子分配站[8A]优选呈球形并在内部具有反光表面,其近乎均匀地将光子分配到各ABR。
图12说明单个管状ABR的图示。尽管像图9、10和11中的每一ABR描述一样,图12中也描述了单个ABR,但应了解,每一ABR描述可代表多个ABR、如本文所示教的一个ABR群集、一个CSTR ABR、多个ABR群集,或多个如本文所示教的CSTR ABR。
图13说明最优选ABR群集方式的图示。
图14说明本发明的ABR群集和ABR群集方式(其是一个实施例,但并非优选实施例)的流动示意图。
图13和图14描述ABR群集,其中各ABR(在一个实施例中,ABR如图8中所述,其说明ABR的图示)彼此相邻,以致光子管中的光子可在各ABR之间通过,其中在各ABR之间通过的光子可经ABR后面的反射或反光表面反射,并到达ABR未面向光子管的部分(背面)。
图15说明包含多个ABR的实施例的图示,其中光子管位于各ABR之间。
图16说明具有光子管、气体管、反光外表面由隔热层包围的CSTRABR。
图17说明环形布置的ABR群集,其包含光子管、气体管、反光外表面由隔热层包围。
具体实施方式
由于全球变暖正在改变地球周围的天气模式,故本发明出现的时机意义重大,并且能满足长期需求。由于全球变暖正在变成全球的政治问题,故本发明出现的时机意义重大,并且能满足长期需求。由于烃燃烧的产物现正影响着人类以及地球上动物和植物生命的健康,故本发明出现的时机意义重大,并且能满足长期需求。
本发明将结合一个或多个优选实施例进行描述。然而,应了解,本发明不局限于这些实施例。相反,本发明包括在说明书和随附权利要求书的精神和范围内所包括的所有替代选择、修改和相等物。
本发明提供螯合和/或转化包含COx,以及包含NOx和Sx中至少一种的气体(气体(Gas)在本文中定义为包含COx和NOx中至少一种,并且可能包含Sx)的方式。
本发明包括将气体转化成盐和生物质中至少一种的方式。在生物质的情况下,转化进一步包含转化成O2,以及可能转化成H2。盐转化方式包含使气体与水接触,形成水溶液,其中所述水包含金属盐,以致在水中形成最终金属盐的水溶液,其中所述水溶液形式的最终金属盐包含金属和CO3,并且其中所述水溶液包含分散剂。生物质方式包含:1)使气体与水接触,形成水溶液;或2)使气体与水接触,形成水溶液,其中所述水包含金属盐,以致在水中形成最终金属盐的水溶液,并且其中所述水溶液形式的最终金属盐包含金属和CO3;和任选3)使气体与水接触,形成水溶液,其中所述水包含金属盐,以致在水中形成最终金属盐的水溶液,其中所述水溶液形式的最终金属盐包含金属和CO3,并且其中所述水溶液包含分散剂。在与至少一个ABR中的藻类接触之前形成水溶液1或2或3,其中所述ABR将以下至少一种的至少一部分转化成生物质:COx、金属碳酸盐、NOx、金属硝酸盐,和其中任何组合。本发明进一步包括ABR将NOx、NO2和NO3中至少一种的至少一部分转化成生物质和/或N2气体的情形。气体优选是来自燃烧来源或烃来源。气体转化优选产生O2。气体优选包含气流。
本发明包括将至少一个COx和/或NOx分子吸附到水相中,由此产生包含COx和/或NOx分子的水相。本发明包括将来自烃燃烧来源的至少一个COx和/或NOx分子吸附到水相中,由此产生包含所述COx和/或NOx分子的水相。本发明进一步包括所述水相COx和/或NOx分子与金属反应,以进一步形成包含金属以及CO3和/或NO2或3分子的盐的水溶液。本发明进一步包括所述水相分子与IA族和/或IIA族金属反应,以进一步形成包含IA族和/或IIA族金属以及CO3和/或NO2或3分子的盐的水溶液。本发明还进一步包括所述盐的水溶液与金属反应,使所述盐的水溶液中的所述盐的浓度高于其溶解度,以致金属盐从所述盐的水溶液中沉淀析出。为了形成包含CO3的不溶性盐,所述金属盐最优选包含IA族金属盐。为了形成包含CO3的不溶性盐,所述金属盐最优选包含钠或钙的盐中的至少一种。为了形成包含CO3的不溶性盐,所述金属盐最优选包含铁或镁的盐。为了形成包含NO2或 3的不溶性盐,所述IA族和/或IIA族金属盐最优选包含IA族金属盐。为了形成包含NO2或3的不溶性盐,所述金属盐最优选包含钾盐。在一个实施例中,用至少一种选自由以下组成的群组的元素替换IA族和/或IIA族金属:IIIA族、IVA族、IB族、IIB族、IIIB族、IVB族、VB族、VIB族、VIIB族、VIIIB和其中任何组合。
化学平衡
本发明的化学平衡包括(但不限于):
1.
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2.
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3.
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4.2NO+O2→2NO2
5.
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7.
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8.
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9.
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10.
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11.SO3 2-+H2O→2H++SO4 2-
12.SO2+NO2→SO3+NO
13.
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14.
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31.
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33.
水溶性关系
表1
水中溶解度1
Figure GPA00001118800100226
1-参考CRC Handbook of Chemistry and Physics,第56版,CRC Press,19752-除非另作说明。
本发明包括将分散剂加入包含金属盐沉淀的水溶液中。本发明包括将分散剂加入水溶液中,以致分散剂的加入允许水溶液进一步将COx和/或NOx分子吸附到水相中。所述进一步水相吸附优选在不发生金属盐沉淀的聚集而抑制COx和/或NOx分子的进一步水相吸附的情况下进行。
在一个实施例中,将盐形式的金属加入水溶液中。形成包含CO3的不溶性盐的金属盐优选包含选自由以下组成的群组的至少一种:硫酸钠(Na2SO4)、七水合硫酸钠(Na2SO4·7H2O)、十水合硫酸钠(Na2SO4·10H2O)、硫酸氢钠(NaHSO4)、一水合硫酸氢钠(NaHSO4·H2O)、硫酸钙(CaSO4)、半水合硫酸钙(CaSO4·1/2H2O)、一水合硫酸钙(CaSO4·H2O)、二水合硫酸钙(CaSO4·2H2O)、硫酸钾(K2SO4)、硫酸氢钾(KHSO4)、半水合硫酸钾(K2SO4·1/2H2O)、一水合硫酸钾(K2SO4·H2O)、二水合硫酸钾(K2SO4·2H2O)和其中任何组合。形成包含NOx -的不溶性盐的金属盐优选包含选自由以下组成的群组的至少一种:硫酸钾(K2SO4)、半水合硫酸钾(K2SO4·1/2H2O)、一水合硫酸钾(K2SO4·H2O)、二水合硫酸钾(K2SO4·2H2O)和其中任何组合。最优选金属盐包含碱性物质,以使金属溶液保持碱性。最优选碱性物质包含以下至少一种:钠、钾、钙和镁的碱性物质。最优选碱性物质包含氢氧根和氧阴离子部分(moiety)中的至少一种。
洗涤器—在一个实施例中,具有气体/水接触器件(本文中定义为洗涤器),用于使包含COx并且优选包含NOx和Sx中至少一种的气体(气流)与H2O接触,以产生包含COx和/或NOx和/或Sx的溶液。优选洗涤器是垂直型,如此项技术中已知或如图1和图2到图9中所描述。进入洗涤器的气体或水的温度优选高于约45℃,以限制洗涤器中嗜常温生物生长。最优选进入洗涤器的气流或水高于约70℃。优选洗涤器高于约45℃,以限制洗涤器中嗜常温生物生长。最优选洗涤器高于约70℃,以限制洗涤器中嗜常温和嗜热生物生长。进入洗涤器中的水优选包含分散剂。进入洗涤器中的水优选包含金属盐,以便利形成相应金属碳酸盐或者亚硝酸盐或硝酸盐的水溶液。在一个实施例中,洗涤器包含金属构造。洗涤器优选包含能够在烃燃烧得到的废气温度或洗涤器操作温度下保持结构完整性的材料。洗涤器的材料优选包含至少一种选自由以下组成的群组:锆、哈司特镍合金(hastelloy)、钛和因科镍合金(inconnel),或类似的耐腐蚀性金属;聚酰胺(polynylon)、聚酯(PET或PBT)、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚丙烯或类似聚合物;玻璃;和其中任何组合。优选在洗涤器的下游是冷却器,其在洗涤器出口水溶液进入ABR之前,将其冷却。优选在洗涤器的上游是冷却器,其在洗涤器进口水进入洗涤器之前,将其冷却。洗涤器优选包含包装材料,以便利气体与水相在洗涤器中接触。
此外,就三元催化转化器不将NOx转化成N2来说,洗涤器中的水相可容纳每100cc H2O约120到370gm Ca(NO3)2(视温度而定),或每100cc H2O约125gm或更多Mg(NO3)2(视温度而定),或每100cc H2O约92到180gm NaNO3(视温度而定),或每100cc H2O约13到247gmKNO3(视温度而定),其中超过溶解度界限的任何浓度都将以相应金属硝酸盐形式沉淀析出。吸附水相中的NO3 -和相应的金属硝酸盐具有两个益处:第一,排放的NOx至少部分得到控制;第二,存在一个催化转化器性能的简便量度,例如对于NOx转化成N2,水相和/或盐中NO2 -或NO3 -的任何浓度与燃料用量的比较,是催化转化器NOx性能的直接量度。预期催化转化器的维护比从水溶液(水相)或沉淀中去除NO2 -或NO3 -更为经济。
在最优选实施例中,操作洗涤器,在其中使金属碳酸盐和金属硝酸盐中的至少一种沉淀,并且其中将分散剂加入洗涤器中,以减少表面上沉淀的形成。已意外地发现,如可从表1中看出,利用金属盐的沉淀来操作洗涤器,将使洗涤器明显更有效,而且更高效,这归因于与通过CO3 2-和/或NO3 -的溶解进入溶液中的CO3 2-和/或NO3 -的量比较起来,通过金属盐化学进入溶液中的CO3 2-和/或NO3 -的量。
在一个实施例中,洗涤器位于燃烧器件或内燃机的排气管道中,其中洗涤器能够吸附燃烧时所产生的至少一部分COx和/或NOx。优选将洗涤器的尺寸定为允许将燃烧时所产生的至少一部分COx和/或NOx吸附到洗涤器水相中。最优选将洗涤器的尺寸定为允许将燃烧时所产生的大部分到全部COx和/或NOx吸附到洗涤器水相中。洗涤器中的水优选包含酸或消毒部分,以控制洗涤器中沉淀和/或生物生长,或使洗涤器中沉淀和/或生物生长减到最少。优选保持洗涤器中分散剂的浓度以提供洗涤器方式,由此将燃烧时所产生的大部分到全部COx和/或NOx吸附到水相中,而不会出现难以处理量的沉淀聚集或堵塞洗涤器。洗涤器优选具有便利的去除和添加水的方法。最优选将洗涤器中储水槽的尺寸定为允许燃烧时所产生的大部分到几乎全部COx和/或NOx以可溶性盐形式或沉淀形式吸附到水相(例如洗涤器水)中。最优选洗涤器和洗涤器中的储水槽具有一种能量管理方式,以便关于水蒸汽的形成和水冷冻,可对其中水的组成进行管理。
水分散化学—优选将分散剂加入水溶液中,以防止表面上结垢和/或沉淀。分散剂是低分子量聚合物,通常是分子量小于25,000,并且优选小于10,000的有机酸聚合物。分散剂化学优选是基于羧酸化学,以及硫酸烷基酯、亚硫酸烷基酯和烷基硫化物化学;产生分散作用的是氧原子,其中氧原子在分子中呈羧基部分和/或硫氧基部分的形式。含有羧酸部分的分散剂优选包括至少一种选自由以下组成的群组的分散剂:丙烯酸类聚合物;丙烯酸;丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸(itaconic acid)、巴豆酸、肉桂酸、乙烯基苯甲酸的聚合物,这些酸的任何聚合物以及其中任何组合。可使用的含有烷基硫氧基或烯丙基硫氧基部分的分散剂包括任何烷基或烯丙基化合物,其是含有以下至少一个部分的水溶性化合物:SO、SO2、SO3、SO4和/或其中任何组合。由于存在多种可将有机分子设计成含有羧基部分和/或硫氧基部分的途径,故在一个实施例中,含有羧酸部分和/或硫氧基部分中至少一种的任何水溶性有机化合物都可以是本发明中的分散剂。(须了解,不是所有分散剂都具有相当的分散特性。)丙烯酸类聚合物展现出极佳的分散特性,由此限制水溶性盐的沉积,并且是作为分散剂的最优选实施例。分散剂使用的限制在于,分散剂的水溶性并结合其羧酸性质和/或硫氧基性质。
盐反应器—所述盐反应器优选包含搅动金属盐,以使金属盐与来自所述洗涤器的水溶液混合。盐反应器优选包含螺旋式设计,以使金属盐与来自所述洗涤器的水溶液混合。盐反应器最优选包含粉碎设计,以防止金属碳酸盐和/或金属亚硝酸盐或硝酸盐沉淀聚集,沉淀聚集可能会影响盐反应器中所述金属盐与来自所述洗涤器的所述水溶液的混合,或影响来自所述洗涤器的所述水溶液穿过所述盐反应器的流动。
盐反应器优选包含将新鲜金属盐加入盐反应器中的方式。盐反应器优选包含去除盐反应器中的固体的方式。最优选盐反应器在金属盐超过相应金属碳酸盐和/或金属亚硝酸盐或硝酸盐形成时所预期量的情况下操作。
优选定位盐反应器,其中来自所述洗涤器的排出水(即水相)进入盐反应器中,并且其中CO3和NO2或3中至少一种与盐反应器中的金属盐反应,形成金属碳酸盐和/或金属亚硝酸盐或硝酸盐沉淀。优选将盐反应器的尺寸定为使盐反应器可将来自洗涤器的水相中的至少一部分CO3和/或NO2或3转化成金属碳酸盐和/或金属亚硝酸盐或硝酸盐。最优选将盐反应器和储水槽的尺寸定为使盐反应器能将来自洗涤器的水相中的大部分到全部CO3和/或NO2或3转化成金属碳酸盐和/或金属亚硝酸盐或硝酸盐,其中水相中的一部分COx以金属碳酸盐形式沉淀,和/或一部分NO2 或3以金属亚硝酸盐或硝酸盐形式沉淀,并且其中水溶液中仍剩余至少一部分金属碳酸盐和/或金属亚硝酸盐或硝酸盐。盐反应器优选包含一种去除以下至少一种的简便方式:任何未使用的金属盐以及所形成的任何金属碳酸盐和/或金属亚硝酸盐或硝酸盐。盐反应器优选具有一种加入新鲜盐的简便方式。
所述盐反应器中的金属盐优选包含至少一种金属阳离子。所述金属阳离子最优选包含选自由以下组成的群组的至少一种:金属、IA族或IIA族金属、钙、镁、钠、钾、VIII族金属、铁、锰和其中任何组合的离子。所述盐反应器中的金属盐优选包含至少一种选自由以下组成的群组的阴离子:硫酸根、亚硫酸根、硫酸氢根、亚硫酸氢根、氧阴离子、氢氧根、卤素、氯离子、溴离子、硝酸根、亚硝酸根、氢阴离子和其中任何组合。盐反应器中的金属盐优选包含能够使所述盐反应器中保持碱性pH值的氧化剂。所述盐反应器中的pH值最优选介于约7.0与约10.0之间。在一个实施例中,所述盐反应器中的pH值介于约6.0与约14.0之间。
分离器—在一个实施例中,将分离器定位在所述洗涤器和/或所述盐反应器的下游,以便能将金属盐与水溶液分离。分离器可以是此项技术中已知的任何设计。分离器优选是重力分离式设计,例如已知在净化器中,或浓缩器中,或在带式压榨脱水式方式中的设计。最优选分离器为离心式设计。
水溶液再循环—在一个实施例中,使来自所述盐反应器或来自所述分离器的所述盐的水溶液再循环,以在所述洗涤器中用所述水溶液洗涤器中的水相吸附COx和/或NOx。优选使来自所述洗涤器的所述水溶液与金属盐溶液反应,以使所述盐溶液中金属离子的浓度降低到其饱和点以下,由此使所述洗涤器中所述金属碳酸盐和/或金属亚硝酸盐或硝酸盐的不溶性沉淀的积垢减到最少。最优选将分散剂加入水溶液再循环中,以使所述洗涤器中所述金属碳酸盐和/或金属亚硝酸盐或硝酸盐的不溶性沉淀的积垢减到最少。
运输—在运输中,将气态COx变成固体盐后还原转化成O2或处置的能力对人类具有重要意义。如先前所述:
CnH2n+2+(3/2n+1/2)O2→nCO2+(n+1)H2O+能量
更具体地说,对于汽油(2,2,4-三甲基戊烷或正辛烷):
Figure GPA00001118800100271
因此,每加仑运行20英里并且载有15加仑油箱的汽车产生约:
60mph/20mpg
Figure GPA00001118800100281
(3g)(5.8lb./g)(454gm/lb.)(/114)(M/gm辛烷)(8M/M)(44gm CO2/M)≈24,400gm CO2/小时≈400gm CO2/英里≈8,100gm CO2/加仑辛烷,以及
对于所述汽车,15加仑油箱
Figure GPA00001118800100282
122,000gm CO2/油箱,只是近39,500gm初始燃油重量的近3倍。
每60mph耗油量4mpg并且载有100加仑油箱的卡车
Figure GPA00001118800100283
1,600gmCO2/英里,并且近810,000gm CO2/油箱,也是近265,000gm初始燃油重量的约3倍。
将CO2转化成CaCO3意味着:
Figure GPA00001118800100284
加油前,耗油量为20mpg并且载有15加仑油箱的汽车储存近277,000gm CaCO3((122,000)(100/44)),是初始燃油重量的约6倍,以及
加油前,耗油量为4mpg并且载有100加仑油箱的卡车储存近1,840,000gm CaCO3(810,000gm)(100/44),也是初始燃油重量的约6倍。
将CO2转化成MgCO3意味着:
加油前,耗油量为20mpg并且载有15加仑油箱的汽车储存近240,000gm MgCO3((122,000)(85/44)),以及
Figure GPA00001118800100287
加油前,耗油量为4mpg并且载有100加仑油箱的卡车储存近1,565,000gm MgCO3(810,000gm)(85/44)。
将CO2转化成NaHCO3意味着:
Figure GPA00001118800100288
加油前,耗油量为20mpg并且载有15加仑油箱的汽车储存近190,000gm NaHCO3((122,000)(68/44)),以及
加油前,耗油量为4mpg并且载有100加仑油箱的卡车储存近1,252,000gm NaHCO3(810,000gm)(68/44)。
将CO2转化成KHCO3意味着:
Figure GPA000011188001002810
加油前,耗油量为20mpg并且载有15加仑油箱的汽车储存近233,000gm KHCO3((122,000)(84/44)),以及
Figure GPA00001118800100291
加油前,耗油量为4mpg并且载有100加仑油箱的卡车储存近1,546,000gm NaHCO3(810,000gm)(84/44)。
优选运输工具获得烃矿物燃料的燃料站能够为所述运输工具提供新鲜水用于所述洗涤器。优选运输工具获得烃矿物燃料的燃料站能够从运输工具取出所述洗涤器中任何储存的水相。优选运输工具获得烃矿物燃料的燃料站能够为所述运输工具提供新鲜金属盐。优选运输工具获得烃矿物燃料的燃料站能够从所述运输工具取出任何未使用的金属盐,和/或所形成的任何金属-CO3和/或金属-NOx
催化—在一个实施例中,在洗涤器之前和/或之后,使金属催化剂位于烃燃料内燃机或燃烧炉的排气管中,以使进入洗涤器和/或大气的NOx减到最少。所述金属催化剂中的金属优选包含铂和铑中的至少一种。
金属盐处理—在一个实施例中,金属盐包含选自由以下组成的群组的至少一种:所述洗涤器、所述盐反应器、所述分离器和其中任何组合,所述金属盐具备一种到达藻类温室或ABR的方式,其中送入COx和/NO2 或3中的至少一种作为藻类和/或植物在其中生长的食物来源。优选来自所述盐反应器的所述固相在位于温室中时,经酸处理,以释放出CO2和/或NO2或3中的至少一种,由此提供CO2和/或NO2或3作为食物来源以供温室中的植物生长。所述酸优选是硫氧基酸。所述酸最优选是硫酸。
在一个实施例中,来自所述盐反应器的固相可用作建筑材料。优选来自所述盐反应器的固相可用作土壤稳定剂。优选来自所述盐反应器的固相可用作墙板建筑材料。优选来自所述盐反应器的固相可用作大理石制造材料。
优选用水洗涤来自所述盐反应器的固相,以降低固相中NO2或3的浓度。
最优选将来自至少一种选自由所述洗涤器、所述盐反应器、所述分离器和其中任何组合组成的群组的装置的固相,作为储存固体形式的所述COx和/或NOx的方式。
最优选将来自至少一种选自由所述洗涤器、所述盐反应器、所述分离器和其中任何组合组成的群组的装置的固相,储存于海洋或pH为碱性的任何水体中,以便使至少一部分所述COx和/或NOx保持固体形式。
金属盐处理—在一个实施例中,来自洗涤器的金属盐具备一种到达ABR的方式,其中利用COx和/或NO2或3中的至少一种作为食物来源来进行其中藻类的生长。优选金属盐在ABR之前或在ABR内与酸反应,释放出COx和/或NOx。所述酸优选是硫酸。
水相处理—在一个实施例中,来自至少一种选自由所述洗涤器、所述盐反应器、所述分离器和其中任何组合组成的群组的装置的水相,具备到达藻类温室或ABR的方式,其中送入CO2和/或NO2或3作为食物来源,使藻类和/或植物在其中生长。
在一个实施例中,来自至少一种选自由所述洗涤器、所述盐反应器、所述分离器和其中任何组合组成的群组的装置的水相,具备如此项技术中已知的反硝化的方式,其中兼性细菌将水相中的NO2或3还原成N2。所述反硝化方式优选包含供所述兼性细菌生长的碳源。最优选所述反硝化方式内COD∶N比率介于6∶1与3∶1之间。在一个实施例中,将来自所述盐反应器的水相送至包含此项技术中已知的(硫还原细菌)SRB细菌的厌氧生物方式中,其中SRB细菌将水相内的任何亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐或硫酸氢盐都还原成硫化物。在使用厌氧方式还原所述亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐或硫酸氢盐中任一种的操作情况中,优选在SRB厌氧方式的下游存在包含此项技术中已知的耗硫细菌的兼性生物方式,以将至少一部分任何H2S、SO2和SO3转化成元素硫。最优选所述耗硫细菌包含硫杆菌属的一个菌种,例如脱氮硫杆菌。最优选所述耗硫细菌具有碳源。
最优选将来自至少一种选自由所述洗涤器、所述盐反应器、所述分离器和其中任何组合组成的群组的装置的固相,储存于海洋或包含pH为碱性的任何水体中,以便使至少一部分所述COx和/或NOx保持固体形式。
任何兼性生物系统的水相内的溶解O2含量优选为约0.5ppm O2或更低。任何兼性生物系统的水相内的溶解O2含量最优选为约0.3ppm O2或更低。
反硝化或耗硫细菌的碳源最优选为废水形式。
在一个实施例中,将所述沉淀和或所述水相从至少一种选自由所述洗涤器、所述盐反应器、所述分离器和其中任何组合组成的群组的装置运输到以下至少一种中:藻类温室和兼性生物反应器。
藻类生物反应器(ABR)—藻类可同化可溶性CO2和/或NO2或3,但不能同化气态CO2和/或NO2或3,ABR方式受CO2和/或NO2或3水吸附的水的溶解性和水的溶解动力学所约束。由于水相中光子穿透深度(视藻类的属和种,以及藻类的浓度和光子可用性而定)会限制藻类对光子(光)的吸收,故ABR方式受藻类的种类、藻类在水中的深度和光子可用性所约束。最重要的是,藻类只能在利用光子的情况下生长,故ABR方式受光可用性所约束。藻类的生长基于阿伦尼斯模型(ArrheniusRelationship),例如,大约温度加倍时相应地活性也加倍,故温度是重要的ABR操作参数。藻类生长随着水中O2浓度增加而减慢,故O2浓度是ABR方式中的一个参数。藻类需要pH操作范围,故pH值是ABR方式的一个参数。藻类需要总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)源,故可溶性TOC是ABR方式的一个参数。藻类需要养分,故养分的浓度也是ABR方式的一个参数。藻类产生H2在很大程度上受水中O2和S的浓度影响,故O2和S的浓度是ABR方式产生H2的重要参数。为产生H2,优选ABR基本上不包含O2,其中在藻类环境中,基本上不存在S和N2中至少一种,以致至少一种所述不存在促进藻类在ABR中产生H2。另外,由于固定时可增加藻类产生,故固定或表面粘附以便移生的方式是ABR方式的一个参数。
在一个实施例中,ABR包含藻类。优选ABR中的藻类是至少一个选自由以下组成的群组的种类:柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)、蝎尾卷枝藻(Bostrychia scorpioides)、布朗葡萄藻(Botrycoccus braunii)、牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)、莫氏衣藻(Chlamydomonasmoeweesi)、莱氏衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、小球藻(Chlorella vulgaris)、杂色小球藻(Chlorella vulgaris Beij)、双眼杜氏藻(Dunaliella bioculata)、杜氏盐藻(Dunaliella salina)、杜氏蓝藻(Dunaliella tertiolecta)、纤细裸藻(Euglenagracilis)、球等鞭金藻(Isochrysis galbana)、球等鞭金藻微藻(Isochrysisgalbanais micro)、小球藻属(Nannochloris sp.)、微拟球藻(Nannochloropsis salina)、微拟球藻(Nannochloropsis salina)微绿球藻(Nannochloris oculata)-微绿球藻(N.oculata)、N.atomus Butcher、N.maculata Butcher、N.gaditaa Lubian、微绿球藻(N.oculata)、新绿藻(Neochloris oleoabundans)、卵形菱形藻(Nitzschia communis)、雪藻(Parietochloris incise)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricomutum)、颗石藻(Pleurochrysis carterae)、定鞭藻门(haptophyta)、土栖藻纲(prymnesiophyceae)、紫球藻(Porpbyridium cruentum)、小三毛金藻(Ptymnesium parvum)、二形栅藻(Scenedesmus dimorphus)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、二形栅藻(Schenedesmus dimorphus)、水绵属(Spirogyra sp.)、极大螺旋藻(Spirulina maxima)、钝顶螺旋藻(Spirulinaplatensis)、螺旋藻属(Spirulinasp.)、聚球藻属(Synechoccus sp.)、周氏扁藻(Tetraselmis chui)、周氏扁藻(Tetraselmis chui)、马库扁藻(Tetraselmis maculate)、司西扁藻(Tetraselmis suecica)和其中任何组合。ABR中的藻类最优选是至少一个选自由以下组成的群组的种类:布朗葡萄藻、布朗葡萄藻株、莱氏衣藻、小球藻、柱胞鱼腥藻、蛋白核小球藻、小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、纤细裸藻、微拟球藻、新绿藻、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、聚球藻属、马库扁藻和其中任何组合。优选藻类具有以下至少一种特性:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。在一个实施例中,藻类是突变体。
优选选择性培养ABR中的藻类,以实现选自由以下组成的群组的至少一种转化:CO2和H2O转化成O2和烃;CO2和H2O转化成蛋白质;CO2和H2O转化成H2,和其中任何组合。在一个实施例中,ABR中的藻类是突变体。
在一个实施例中,ABR中水相内藻类的光子穿透深度为100cm或更少。优选ABR中水相内藻类的光子穿透深度为10cm或更少。在最优选实施例中,ABR中水相内藻类的光子穿透深度为5cm或更少。最优选ABR中的藻类具有较低的叶绿素含量,以改进ABR中的光子(光)穿透。优选ABR中的光子浓度高于10W/m2,并且等于或小于ABR中至少一种藻类的光子饱和点。在一个实施例中,光周期包含20小时亮和4小时暗到4小时亮和20小时暗的亮暗时间。优选光周期包含12小时亮和12小时暗。
优选至少一部分气流是在ABR中的水溶液中。最优选气流是从洗涤器供应到ABR中的水溶液中。优选气流是以气体形式供应到ABR中。优选气流是以与空气混合的形式供应到ABR中。优选通过降低气泡尺寸或使其最小化的方式将气流引入ABR中。如此项技术中已知,最优选通过膜型材料将气流引入ABR中。如气体传递技术中已知,优选通过由膜型材料制造的管将气流分散于ABR中。优选通过包含多个孔的管(气体管)将气流分散于ABR中。优选通过气体管将气流分散于ABR中,其中所述气体管包含膜型材料,由此迫使气流通过膜材料进入水相中。优选通过由膜型材料制成的管,或由膜型材料包围的气体管,将气流分散于ABR中,并且气流和管尺寸应使得能管理管内的气流压力。最优选管内的气流压力从头到尾大致相等。最优选气体管的膜使得不管水深度和/或压力如何,进入水溶液的气流从头到尾大致相等。最优选气体管的膜使得供气流进入水溶液的各孔的尺寸定为可大致抵偿水相内的净水压力,以致不管水深度和/或压力如何,气流从头到尾大致相等。最优选所述管与ABR同轴并且在ABR内,其中ABR包含管形。优选引入ABR中的气流中CO2的浓度在0.04%到100%的范围内。
优选引入ABR中的气流是以使ABR内对藻类的剪切减到最小,同时混合ABR各内含物的方式引入ABR中。优选引入ABR中的气流是以与ABR的尺寸一致的方式引入管状ABR中,由此混合ABR内的水溶液。最优选所述混合将藻类转移到ABR中,并且是从ABR最接近光源的一侧转移到ABR中。优选引入ABR中的气流是以与ABR的尺寸一致的方式引入ABR中,由此在ABR内产生水溶液湍流。最优选引入管状ABR中的气流是引入ABR内某一位置,以使气流引入方式对水相中光子传输的抑制作用最小。在管状ABR的情况中,优选使用管状膜引入气流,并且所述管状膜优选位于管状ABR的器壁上。在光子管位于管状ABR中心的ABR情况中,最优选气体管从位于管状ABR长度中心一侧上的起点到位于管状ABR长度中心另一侧上的另一点,包围位于管状ABR器壁上的光子管。最优选所述起点邻近管状ABR的一端。最优选所述另一点邻近管状ABR上起点的相对端。在连续搅拌反应釜(CSTR)ABR的情况中,气流可进入CSTR中任何位置,基底中或基底附近、从器壁或器壁附近、通过水溶液中的管或介质(如图9中所描绘),和其中任何组合。
优选ABR是由管状构造制成。优选具有多个管状ABR。优选ABR为管状,并且直径为5cm或更小。优选ABR包含以下至少一种:硅、玻璃、碳酸盐、导电材料、金属和其中任何组合。最优选管状ABR为环形构造,以致ABR是套管形式,其中光子通过中心管进入ABR中,并且ABR水溶液构成外管与内管之间的环带或半径,如图10所述。
最优选ABR为CSTR设计。最优选CSTR ABR包含多个光子管。最优选CSTR ABR中光子管的间距使得光(光子)能穿透藻类。最优选CSTR ABR中气流的引入使得水相能保持混合。优选CSTR ABR中气流的引入使得水相能保持混合,以致CSTR ABR中任何垂直面上COx浓度的变化不超过50%。最优选CSTR ABR中气流的引入使得水相能保持混合,以致CSTR ABR中任何垂直面上COx浓度的变化不超过25%。在一个实施例中,CSTR ABR中的各光子管相距不超过100cm。优选CSTRABR中的各光子管相距不超过30cm。最优选CSTR ABR中的各光子管相距不超过10cm。
优选ABR是由半透明材料制成。优选ABR的构建材料包含硅。优选ABR的构建材料包含玻璃。优选ABR的构建材料包含碳酸盐。优选ABR的构建材料包含金属,以致ABR的器壁上可能存在电荷。最优选ABR的器壁表面上存在电荷,由此在ABR的器壁表面上产生ζ电位,降低藻类与ABR器壁表面的粘着。优选ABR具有一种振荡方式。优选ABR具有一种振荡方式,以降低藻类与ABR器壁表面的粘着。优选ABR包含超声波方式作为降低藻类与ABR器壁表面的粘着以及减少藻类聚集的方式。在超声波方式中,最优选限制超声波幅度和频率中至少一种,以使超声波的能量不致影响藻类的细胞活力。
在一个实施例中,可使ABR能利用到光。优选通过至少一个镜子将光传输到ABR。最优选通过至少一个镜子聚光并传输到至少一个ABR。
如此项技术中已知,优选用至少一个光子(光)收集器来聚光。如光收集技术中已知,优选光收集器能够追踪太阳或改变位置,以保持相对于太阳位置收集光子的最佳位置。优选光收集器包含至少一个反射或反光表面。如光收集技术中已知,优选光收集器是盘状设计,可将光集中到所述盘的焦点。优选将来自多个光收集器的光传输到分配点,其中光从球形分配点被传输到至少一个ABR。优选所述分配点包含球形。优选所述分配点包含反光表面。优选传输方式是管状,其中所述管的内表面包含反射或反光表面,以反射光(光子)。优选反光管将光子在管内部向下方传输,到达至少一个ABR。优选所述管包含小于1个大气压的压力。如此项技术中已知,最优选使光处在纤维光缆中,以便将光传输到至少一个ABR。优选所述纤维光缆包含反射或反光表面以反射光。优选在将会聚的光传输到至少一个ABR之前,使用紫外光滤光器减少其中至少一部分紫外光。优选将会聚光分开,以便发射到至少一个ABR中。
优选使用至少一个ABR内的至少一部分藻类的烃产物或至少一部分藻类本身来产生电能。优选使用至少一个ABR内的至少一部分藻类的烃产物或至少一部分藻类本身来产生电能,并且使用至少一部分电能产生光子用于至少一个ABR。
优选对至少一个ABR发射光(光子)并发射到其中。优选对多个ABR安置光子。优选对多个管状ABR安置光,以致管状ABR布置在安置光的周围(这在本文中称为ABR群集)。优选对ABR群集进行布置,以致ABR群集中的ABR呈并排而非头尾相连,由此形成在安置光的周围。优选光安置在圆柱体或管内(在下文中,将光子在ABR间传输并传输到ABR中的圆柱体或管被称为光子管)。
优选ABR群集在中心包含光子管,其中将光子分配到ABR。优选对多个ABR和光子管进行布置,以致两个光子管彼此之间存在两个ABR,如图8中所示。优选光子管包含半透明材料,并且包含以下至少一者:在一端的单面镜,所述单面镜使光子得以进入光子管中,同时反射光子远离所述端;和在光子进入端的相对端的反射或反光表面。在一个实施例中,ABR群集包含各ABR之间的空隙,其中所述各ABR之间的空隙使来自光子管的光子能在各ABR之间通过,以致在各ABR之间通过的光子经反射或反光表面反射到未面向光子管的ABR的一侧上。优选ABR群集包含以下至少一者:在一端的单面镜,所述单面镜使光子得以进入ABR群集中,同时反射光子远离所述端;和在光子进入端的相对端的反射或反光表面,以及在光子进入端的相对端的圆锥形反射或反光表面。
最优选光子管包含纤维光缆。
优选ABR群集中ABR的数量介于4与12之间。最优选ABR群集中ABR的数量是6。最优选管状ABR的直径与光子管的直径大致相等。优选具有多个ABR群集。最优选所述数量的ABR群集是并排放置,以致当从一端观察时,形成六角蜂窝形状,如图6、7或8中所示。
在一个实施例中,将光子安置在形成ABR群集的ABR管之间,其中将光子释放到ABR群集一端中各ABR之间。在一个实施例中,将光子安置于ABR群集一端形成ABR群集的ABR管之间,其中反射或反光表面位于ABR群集的相对端。优选反射或反光表面呈圆锥形。
最优选每一ABR群集或多个ABR群集至少部分以反射或反光方式封闭,以将(光子)光从ABR或ABR附近反射到ABR中。
优选多个ABR群集位于一个单元或设备中。
优选多个CSTR ABR位于一个单元或设备中。
优选各ABR包含从包括至少一个ABR的单元中移出的方式,其中必要时,所述至少一个ABR包含密封水溶液和气流中至少一种流入或流出的方式。优选ABR群集内的各ABR包含移出和更换方式。最优选ABR包含流入气体和流入水溶液中至少一种的密封件,和流出水溶液的密封件,由此易于移出和更换ABR。
如光测量技术中已知,优选在至少一个ABR内放置测量光强度的方式。最优选一个ABR内的光量介于10W/m2的辐照度与ABR内藻类的光饱和量之间。优选在光传输方式内放置一个控制回路,从光强度测量方式获得输入信号,并且当光强度接近ABR内藻类的光饱和量时,减少或过滤到达ABR的光。
在一个实施例中,ABR内的温度介于17℃与70℃之间。优选ABR内的温度在5℃温度范围内,其中所述5℃温度范围介于17℃与70℃之间。如隔热技术中已知,优选利用隔热材料将ABR与环境温度隔离。如隔热技术中已知,最优选利用隔热材料将一个单元中的每一ABR群集或多个ABR群集与环境温度隔离开。优选温度传感器位于至少一个ABR或ABR群集内,以测量进各ABR前、在各ABR内或出各ABR后的水温。优选放置至少一个如水加热和冷却技术中已知的水冷却或水加热器件,以对进入至少一个ABR或ABR群集的水进行加热和冷却中的至少一种操作。
优选各ABR或ABR群集中水溶液的O2浓度小于40%。优选通过用空气稀释气体,来降低进入各ABR或ABR群集的气体的浓度。在一个实施例中,对ABR或ABR群集进行放气,以便控制ABR中水溶液的O2浓度。
由于CO2在水溶液中产生碳酸,故至少一个ABR或ABR群集中优选具有pH值控制方式。优选ABR中的pH值介于6与10之间。最优选ABR中的pH值介于8与9之间。优选水溶液包含碱和缓冲液中至少一种。优选水溶液包含选自由以下组成的群组的至少一种:氢氧化物、碳酸氢盐、镁和其中任何组合。优选存在pH计以测量至少一个ABR或ABR群集内的pH值。至少一个ABR或ABR群集中优选具有pH值控制回路,其中将碱性物质加入水溶液中。
由于藻类的生长需要养分,故优选在ABR的水溶液内有养分含量。优选水溶液包含选自由以下组成的群组的至少一种:磷酸盐、氢氧化铵、硫、铁、碳化合物和其中任何组合。最优选一个单元将至少一种选自由以下组成的群组的养分添加到至少一个ABR或至少一个ABR群集中的水溶液中:磷酸盐、氨、氮的氧化物、铁、硫、碳化合物和其中任何组合。
优选操作在ABR水溶液中具有较低O2浓度和较低S和/或N2浓度的ABR或ABR群集,以使水溶液中的藻类产生H2而非O2。优选操作一种ABR或ABR群集,其中O2的浓度较低,并且S和N2中至少一种减少到足以促进在各ABR或ABR群集中产生H2而非O2。在一个实施例中,操作至少一个ABR或ABR群集产生O2,并且操作至少一个ABR或ABR群集产生H2
由于藻类生长最好是在藻类固定或聚集的情况下进行,故在一个实施例中,至少一个ABR内的藻类能够粘附于ABR水溶液内的介质。在一个实施例中,介质是疏水性的。在一个实施例中,介质的密度介于0.7与1.3之间。优选介质的密度为约1.0。在一个最优选实施例中,介质的材料包含耐酸材料。在一个最优选实施例中,介质的材料包含耐碱材料。在一个实施例中,介质的材料包含聚合物科学技术中已知的聚合物。在一个实施例中,介质具有适于藻类粘附的粗糙表面。
H2和O2的燃烧—在一个最优选实施例中,利用ABR中所产生的H2和ABR中所产生的O2中至少一种的至少一部分作为能源,来操作至少一个ABR或至少一个ABR群集。在一个最优选实施例中,利用在燃烧时ABR中所产生的H2和ABR中所产生的O2中至少一种的至少一部分作为能源,来加热进入至少一个ABR或至少一个ABR群集中的水。在一个最优选实施例中,利用ABR中所产生的H2和ABR中所产生的O2中至少一种的至少一部分作为能源,来驱动发电机以提供电力进行气体中的O2和气体中的H2中的至少一种的分离。在一个最优选实施例中,利用在燃烧时ABR中所产生的H2和ABR中所产生的O2中至少一种的至少一部分作为能源,来驱动发电机以提供电力进行至少一个ABR或至少一个ABR群集的操作。优选燃烧至少一部分所述H2和/或至少一部分所述O2以产生所述藻类和/或至少一个所述ABR的光子。
反硝化细菌—在一个实施例中,来自洗涤器或ABR的水相具备如此项技术中已知的反硝化方式,其中如此项技术中已知的兼性细菌将水相中的NO2或3还原成N2。优选在兼性生物反应器(Facultative BiologicalReactor,FBR)中进行反硝化。反硝化方式优选包含供兼性细菌生长的碳源。最优选反硝化方式内COD∶N的比率介于6∶1与3∶1之间。在一个实施例中,将水相送至包含如此项技术中已知的亚硫酸盐还原细菌(sulfite reducing bacteria,SRB)的厌氧生物方式中,其中SRB将水相内的任何亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐或硫酸氢盐都还原成硫化物。在使用厌氧方式还原亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐或硫酸氢盐中任一种的操作情况中,优选在SRB厌氧方式的下游存在包含耗硫细菌的兼性生物方式,以将至少一部分任何H2S、SO2和SO3转化成元素硫。
在一个优选实施例中,水相与耗硫细菌反应,其中SRB将水相内的任何亚硫酸盐、硫酸氢盐、硫酸盐或硫酸氢盐还原成硫化物。
最优选耗硫细菌包含硫杆菌属,例如脱氮硫杆菌。
最优选所述耗硫细菌具有碳源。
优选反硝化细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
任何兼性生物系统的水相内的溶解O2含量优选为约0.5ppm O2或更低。任何兼性生物系统的水相内的溶解O2含量最优选为约0.3ppm O2或更低。
反硝化或耗硫化物细菌的碳源最优选是废水形式。
在一个实施例中,FBR的水相进行NO2 -和NO3 -的兼性反硝化。最优选反硝化包含以下至少一种:选自由以下组成的群组的菌属:假单胞菌属、芽孢杆菌属和无色杆菌属,和其中任何组合。最优选利用至少一种选自由硫杆菌属组成的群组的菌株,例如脱氮硫杆菌,进行反硝化。
耗硫细菌—在一个实施例中,ABR中排出的液体在FBR中反应,其中FBR包含代谢或消耗硫化物和/或硫氧化物生成其生物质的细菌。在一个优选实施例中,水溶液或液体包含选自由以下组成的群组的至少一种:变形菌门β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌、专性自养生物、硫碱弧菌属菌株Al-2、硫碱菌属、嗜碱异养菌、假单胞菌属菌株ChG 3、红平红球菌、紫红红球菌、红球菌菌种、红粉诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、其它诺卡氏菌菌种、恶臭假单胞菌、食油假单胞菌、假单胞菌菌种、球形节杆菌、节杆菌嗜石蜡诺卡氏菌、石蜡节杆菌、柠檬节杆菌、藤黄节杆菌、其它节杆菌菌种、母牛分枝杆菌JOB、分枝杆菌不动杆菌菌种、不动杆菌菌种、棒杆菌菌种、棒杆菌菌种、氧化亚铁硫杆菌、中间硫杆菌、硫杆菌菌种、希万氏菌属、朱京色微球菌、微球菌菌种、Bacillussulfasportare、芽孢杆菌菌种、真菌、木材白腐菌、黄孢原毛平革菌、白腐菌、毛栓菌、瘤盖干酪菌、白腐菌菌种、弗氏链霉菌、球孢链霉菌、链霉菌菌种、酿酒酵母菌、念珠菌菌种、浅白隐球酵母、酵母和藻类。最优选FBR的水相包含至少一种硫杆菌属菌种和其中的脱氮硫杆菌。
最优选耗硫细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
分离—在一个实施例中,进行气体/液体和液体/固体分离方式。
优选进行气体/液体分离方式,其中将从ABR流出的水溶液至少部分分离成气体和液体。最优选气体/液体分离方式包含旋流分离。优选将至少一部分分离液体返回到ABR中的水溶液中。优选对至少一部分分离液体作进一步处理,以供细菌消耗或藻类收集。为了促进水溶液中气体的增浓,优选存在气体/液体分离旁路以便ABR水溶液流出,其中将流出的水溶液返回到ABR中的水溶液中。
在一个实施例中,从ABR放气口或分离气体中分离出O2。优选用选自由以下组成的群组的至少一种进行O2的分离:膜分离、真空变压吸附和/或变压吸附、低温蒸馏和其中任何组合。在ABR产生H2的情况下,优选从ABR放气口或分离气体中分离出H2。优选用选自由以下组成的群组的至少一种进行H2的分离:膜分离、真空变压吸附和/或变压吸附、低温蒸馏和其中任何组合。在最优选实施例中,用O2作为氧化剂燃烧H2时,利用来自ABR群集的H2和O2中至少一种的至少一部分,其中所述燃烧包含操作至少一个ABR或至少一个ABR群集的能源。在一个最优选实施例中,利用H2和O2中至少一种的至少一部分作为能源,来加热进入至少一个ABR或至少一个ABR群集中的水。在一个最优选实施例中,利用H2和O2中至少一种的至少一部分作为能源,来驱动发电机以提供电力进行O2分离。在一个最优选实施例中,利用H2和O2中至少一种的至少一部分作为能源,来驱动发电机以提供电力进行至少一个ABR或至少一个ABR群集的操作。
优选液体/固体分离方式是水处理技术中已知的方式。优选液体/固体分离方式包含澄清、稠化、过滤、离心中的一种。
优选对FBR的流出物进行液体/固体分离。优选将FBR流出物几乎全部分离成水性部分和固体部分。优选将FBR生物质进一步分离成细菌固体和硫。优选通过离心进行进一步分离。
优选将水溶液或液体几乎全部分离成水相和固相,其中固相包含藻类。优选将水相转移到ABR中的水溶液中。
优选利用水处理技术中已知的液体/固体分离方式,例如重力(澄清或稠化)、过滤或离心,将藻类与液体分离。最优选利用此项技术中已知的离心、带式压滤机或干燥床方式,减少藻类中液体的量。
最优选用选自由以下组成的群组的至少一种调节细菌和藻类中至少一种以进行液体/固体分离,和/或降低固体中液体的浓度:阳离子絮凝剂、季铵化阳离子絮凝剂、阳离子性聚丙烯酰胺、季铵化聚丙烯酰胺、聚(DADMAC)、分子量至少为1,000,000的聚(DADMAC)、聚(epi-DMA)、分子量至少为500,000的聚(epi-DMA)、阳离子性壳聚糖聚合物、季铵化壳聚糖聚合物、阳离子性淀粉聚合物、季铵化淀粉聚合物和其中任何组合。
在藻类是在ABR中的介质上生长的情况下,优选先用酸处理介质上的藻类,以将藻类从介质去除,随后将藻类与液体分离。所述酸优选是碳酸或硫酸。
藻类收集—优选收集在ABR中生长的藻类。优选利用液体/固体分离方式收集藻类。优选将所收集的藻类用作食品应用或动物饲料中的蛋白质。优选对所收集的藻类进一步处理,以从所收集的藻类中获得烃油。优选将所收集的藻类用作肥料。优选将所收集的藻类用作燃料。优选将藻类用作选自由以下组成的群组的至少一种:食品应用和动物饲料中的蛋白质、烃油、燃料、肥料和其中任何组合。
制造工厂和工艺流程所用的设备—在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个气流来源和至少一个具有水流来源的洗涤器,其中所述气流来源是在所述洗涤器的上游,并且其中所述洗涤器中的水包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个气流来源、至少一个具有水流来源的洗涤器和至少一个分离器,其中所述气流来源是在所述洗涤器的上游,而所述洗涤器是在所述分离器的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,并且其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一部分来自所述分离器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个气流来源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器和至少一个分离器,其中所述气流来源是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述盐反应器和/或所述分离器的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述盐反应器通过水溶液与金属盐反应形成金属碳酸盐,并且其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一部分来自所述分离器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个气流来源、至少一个具有水流来源的洗涤器和至少一个温室和/或ABR,其中所述气流来源是在所述洗涤器的上游,而所述洗涤器是在所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或ABR中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述温室和/或ABR的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个气流来源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述气流来源是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述盐反应器和/或所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述盐反应器通过水溶液与金属盐反应形成金属碳酸盐,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或ABR中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述温室的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个气流来源、至少一个具有水流来源的洗涤器和至少一个温室和/或ABR,其中所述气流来源是在所述洗涤器的上游,而所述洗涤器是在所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述温室和/或ABR用酸将来自所述洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,并且其中所述温室和/或ABR进行至少一种选自由以下组成的清单的转化:所述CO2气体转化成O2,植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述酸包含硫酸。最优选所述温室和/或ABR中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述温室和/或ABR的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个气流来源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述COx来源是在所述洗涤器的上游,而所述洗涤器是在所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述盐反应器通过水溶液与金属盐反应形成金属碳酸盐,其中所述温室和/或ABR用酸将来自所述洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,并且其中所述温室和/或ABR进行至少一种选自由以下组成的清单的转化:所述CO2气体转化成O2,植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述酸包含硫酸。最优选所述温室和/或ABR中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述温室和/或ABR的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个COx气流来源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个分离器、至少一个固体运输工具和至少一个温室和/或ABR,其中所述COx来源是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述分离器的上游,所述固体运输工具是在所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述固体运输工具将至少一种来自所述分离器的包含金属碳酸盐的金属盐运输到所述温室和/或ABR,在其中用酸将来自所述洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,并且其中所述温室和/或ABR将所述CO2气体转化成O2,植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述酸包含硫酸。最优选所述温室和/或ABR中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述温室和/或ABR和/或所述分离器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个COx气流来源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器、至少一个分离器、至少一个固体运输工具和至少一个温室和/或ABR,其中所述COx来源是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述盐反应器和/或所述分离器的上游,所述固体运输工具是在所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述盐反应器通过水溶液与金属盐反应形成金属碳酸盐,其中所述固体运输工具将至少一种来自所述分离器的包含金属碳酸盐的金属盐运输到所述温室和/或ABR,在其中用酸将来自所述洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,并且其中所述温室和/或ABR将所述CO2气体转化成O2,植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述酸包含硫酸。最优选所述温室和/或ABR中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述温室和/或ABR和/或所述分离器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源和至少一个具有水流来源的洗涤器,其中所述燃烧源是在所述洗涤器的上游,并且其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个催化单元和至少一个具有水流来源的洗涤器,其中所述燃烧源是在所述催化单元的上游,所述催化单元是在所述洗涤器的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,并且其中所述催化单元包含铂和钌中至少一种。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个具有水流来源的洗涤器和至少一个分离器,其中所述燃烧源是在所述洗涤器的上游,而所述洗涤器是在所述分离器的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,并且其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一部分来自所述分离器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个催化单元、至少一个具有水流来源的洗涤器和至少一个分离器,其中所述燃烧源是在所述催化单元的上游,所述催化单元是在所述洗涤器的上游,而所述洗涤器是在所述分离器上游,其中所述催化单元包含铂和钌中至少一种,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,并且其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一部分来自所述分离器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器和至少一个分离器,其中所述燃烧源是在所述催化单元的上游,所述洗涤器是在所述盐反应器和/或所述分离器的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述盐反应器通过水溶液与金属盐反应形成金属碳酸盐,并且其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一部分来自所述分离器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个催化单元、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器和至少一个分离器,其中所述燃烧源是在所述催化单元的上游,所述催化单元是在所述洗涤器的上游,而所述洗涤器是在所述盐反应器和/或所述分离器的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述催化单元包含铂和钌中至少一种,其中所述盐反应器通过水溶液与金属盐反应形成金属碳酸盐,并且其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一部分来自所述分离器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个分离器和至少一个兼性生物反应器,其中所述燃烧源是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述分离器的上游,而所述分离器是在所述兼性生物反应器的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种,并且其中所述兼性生物反应器将来自所述分离器的水相中的至少一部分NO2和/或NO3转化成N2。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述兼性生物反应器中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述分离器和/或所述兼性生物反应器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个催化单元、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个分离器和至少一个兼性生物反应器,其中所述燃烧源是在所述催化单元的上游,所述催化单元是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述分离器的上游,而所述分离器是在所述兼性生物反应器的上游,其中所述催化单元包含铂和钌中至少一种,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种,并且其中所述兼性生物反应器将来自所述分离器的水相中的至少一部分NO2和/或NO3转化成N2。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述兼性生物反应器中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述分离器和/或所述兼性生物反应器的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述燃烧源是在所述洗涤器的上游,而所述洗涤器是在所述盐反应器和/或所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述盐反应器通过水溶液与金属盐的反应形成金属碳酸盐,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或ABR中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述温室和/或ABR的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个催化单元、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述燃烧源是在所述催化单元的上游,所述催化单元是在所述洗涤器的上游,而所述洗涤器是在所述盐反应器和/或所述温室和/或ABR的上游,其中所述催化单元包含铂和钌中至少一种,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述盐反应器通过水溶液与金属盐的反应形成金属碳酸盐,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或ABR中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自所述温室和/或ABR的水相流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个兼性生物反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述燃烧源是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述分离器的上游,所述分离器是在所述兼性生物反应器和所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种,其中至少一部分来自所述分离器的水相流入所述兼性生物反应器中,其中所述兼性生物反应器将来自所述分离器的水相中的至少一部分NO2和/或NO3转化成N2,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或ABR和/或所述兼性生物反应器中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自至少一个选自由以下组成的清单的装置的水相流回至少一个所述洗涤器中:所述分离器、所述兼性生物反应器、所述温室和/或ABR,和其中任何组合。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个催化单元、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个兼性生物反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述燃烧源是在所述催化单元的上游,所述催化单元是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述分离器的上游,所述分离器是在所述兼性生物反应器和所述温室和/或ABR的上游,其中所述催化单元包含铂和钌中至少一种,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种,其中至少一部分来自所述分离器的水相流入所述兼性生物反应器中,其中所述兼性生物反应器将来自所述分离器的水相中的至少一部分NO2和/或NO3转化成N2,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或ABR和/或所述兼性生物反应器中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自至少一个选自由以下组成的清单的装置的水相流回至少一个所述洗涤器中:所述分离器、所述兼性生物反应器、所述温室和/或ABR,和其中任何组合。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个分离器、至少一个兼性生物反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述燃烧源是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述分离器的上游,所述分离器是在所述兼性生物反应器和所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含选自由以下组成的清单的至少一种:CO3、NO2、NO3和其中任何组合,其中至少一部分来自所述分离器的水相流入所述兼性生物反应器中,其中所述兼性生物反应器将来自所述分离器的水相中的至少一部分NO2和/或NO3转化成N2,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或ABR和/或所述兼性生物反应器中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自至少一个选自由以下组成的清单的装置的水相流回至少一个所述洗涤器中:所述分离器、所述兼性生物反应器、所述温室和/或ABR,和其中任何组合。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。最优选来自所述分离器的所述固相具有运输工具通往所述温室和/或ABR中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个催化单元、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个分离器、至少一个兼性生物反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述燃烧源是在所述催化单元的上游,所述催化单元是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述分离器的上游,所述分离器是在所述兼性生物反应器和所述温室和/或ABR的上游,其中所述催化单元包含铂和钌中至少一种,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含选自由以下组成的清单的至少一种:CO3、NO2、NO3和其中任何组合,其中至少一部分来自所述分离器的水相流入所述兼性生物反应器中,其中所述兼性生物反应器将来自所述分离器的水相中的至少一部分NO2和/或NO3转化成N2,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或ABR和/或所述兼性生物反应器中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自至少一个选自由以下组成的清单的装置的水相流回至少一个所述洗涤器中:所述分离器、所述兼性生物反应器、所述温室和/或ABR,和其中任何组合。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。最优选来自所述分离器的所述固相具有运输工具通往所述温室和/或ABR中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器、至少一个分离器、至少一个兼性生物反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述燃烧源是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述盐反应器和/或所述分离器的上游,所述盐反应器是在所述分离器的上游,所述分离器是在所述兼性生物反应器和所述温室和/或ABR的上游,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述盐反应器使金属盐与来自所述洗涤器的水相反应形成包含选自由以下组成的清单的至少一种的金属盐:CO3、NO2、NO3和其中任何组合,其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含选自由以下组成的清单的至少一种:CO3、NO2、NO3和其中任何组合,其中至少一部分来自所述分离器的水相流入所述兼性生物反应器中,其中所述兼性生物反应器将来自所述分离器的水相中的至少一部分NO2和/或NO3转化成N2,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或所述兼性生物反应器中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自至少一个选自由以下组成的清单的装置的水相流回至少一个所述洗涤器中:所述分离器、所述兼性生物反应器、所述温室和/或ABR,和其中任何组合。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。最优选来自所述分离器的所述固相具有运输工具通往所述温室和/或ABR中。
在优选实施例中,制造工厂和/或工艺流程所用设备包含至少一个具有气流的燃烧源、至少一个催化单元、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个盐反应器、至少一个分离器、至少一个兼性生物反应器和至少一个温室和/或ABR,其中所述燃烧源是在所述催化单元的上游,所述催化单元是在所述洗涤器的上游,所述洗涤器是在所述盐反应器和/或所述分离器的上游,所述盐反应器是在所述分离器的上游,所述分离器是在所述兼性生物反应器和所述温室和/或ABR的上游,其中所述催化单元包含铂和钌中至少一种,其中所述洗涤器中的水中包含以下至少一种:分散剂以及分散剂与金属盐的组合,其中所述盐反应器使金属盐与来自所述洗涤器的水相反应形成包含选自由以下组成的清单的至少一种的金属盐:CO3、NO2、NO3和其中任何组合,其中来自所述分离器的固相包含金属盐,所述金属盐包含选自由以下组成的清单的至少一种:CO3、NO2、NO3和其中任何组合,其中至少一部分来自所述分离器的水相流入所述兼性生物反应器中,其中所述兼性生物反应器将来自所述分离器的水相中的至少一部分NO2和/或NO3转化成N2,并且其中所述温室和/或ABR将CO2转化成O2和植物生长。最优选所述植物生长包含藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述温室和/或ABR和/或所述兼性生物反应器中的至少一部分水相包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌中至少一种。最优选至少一部分来自至少一个选自由以下组成的清单的装置的水相流回至少一个所述洗涤器中:所述分离器、所述兼性生物反应器、所述温室和/或ABR,和其中任何组合。最优选至少一个单元将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。最优选来自所述分离器的所述固相具有运输工具通往所述温室和/或ABR中。
在设备或制造流程包含气流的优选实施例中,其中所述气流是在至少一个包含水溶液的ABR单元的上游,其中ABR单元将至少一部分COx转化成O2和生物质,并且其中所述ABR单元包含选自由以下组成的群组的至少一种:多个以圆形模式并排布置形成一个ABR群集单元的ABR单元;多个呈套管形式的环状ABR,其中ABR在外管与内管的半径之间包含环形部分,并且光子从中心管(将光子分散到ABR单元中的管)进入各ABR,ABR单元包含与光子接触,其中光子到所述ABR的传输包含至少一个管和纤维光缆,ABR单元包含隔热层,ABR单元包含管状,所述管状包含将气体分散到ABR中的管,ABR包含CSTR,所述CSTR包含至少一个将光子分散到各ABR中的管,ABR单元包含将气体分散到ABR中的膜,和其中任何组合。
优选气流包含燃烧源。优选气流包含冷却气流的单元。
优选至少一个单元将分散剂添加到水溶液中。
优选至少一个单元将至少一种养分添加到水溶液中。
优选至少一个单元将选自由以下组成的群组的至少一种添加到水溶液中:氢氧化物、碳酸氢盐、镁和其中任何组合。
优选至少一个单元将IA族或IIA族金属盐添加到所述ABR上游或所述ABR内的水溶液中。
优选至少一个单元加热或冷却水溶液。
优选在ABR单元或ABR群集单元下游的至少一个单元进行从ABR单元或ABR群集或CSTR ABR中流出的水溶液的气体/液体分离。优选来自气体/液体分离的液体返回到水溶液中。优选ABR单元或ABR群集或CSTR ABR的流出物至少部分绕过气体/液体分离,其中流出的水溶液返回到水溶液中。优选ABR单元或ABR群集或ABR CSTR产生O2,并且一个单元将O2从气体中分离。优选当ABR、ABR单元或ABR群集或ABR CSTR产生H2时,在气体/液体分离单元下游的单元至少部分将H2从气体中分离出来。优选气体分离单元包含以下至少一种:膜、真空变压吸附、变压吸附和低温蒸馏。
在优选实施例中,至少一个ABR单元产生H2,并且至少一个ABR单元产生O2。在优选实施例中,至少一个ABR单元产生H2,并且至少一个ABR单元产生O2,其中至少一部分H2和至少一部分O2在一个单元中使用来给ABR提供动力或热量。在优选实施例中,至少一个ABR单元产生H2,并且至少一个ABR单元产生O2,其中至少一部分H2和至少一部分O2在一个单元中使用来给一个单元提供动力,进行气体中O2的分离和气体中H2的分离中至少一种。
优选至少一个单元燃烧选自由以下组成的清单的至少一种的至少一部分产生电能:藻类的烃产物、H2、至少一个ABR内的至少一部分藻类本身,和其中任何组合。优选至少一部分所述电用在一个单元中产生光子以用于至少一个ABR单元。
在优选实施例中,来自气体/液体分离单元的液体进入FBR单元中,在其中将NO2或NO3中至少一种转化成N2,并且在耗硫细菌的生物质内将Sx转化成硫。在一个实施例中,来自气体分离单元的液体进入一个对液体进行液体/固体分离的单元中,其中将液体几乎全部分离成水性部分和固体部分,并且其中所述固体部分包含藻类。优选至少一部分水相返回到水溶液中。优选固体部分转移到液体/固体分离单元中,其中含所述藻类的液体量在所述固体部分中降低。
在一个实施例中,ABR单元包含介质。
优选一个单元将金属碳酸盐酸化以产生COx用于ABR单元或ABR群集单元。优选一个单元将金属碳酸盐酸化以产生COx用于ABR群集单元。优选一个单元将金属亚硝酸盐或金属硝酸盐酸化以产生NOx用于ABR单元或ABR群集单元。最优选所述酸包含碳酸或硫酸。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流、至少一个FBR和至少一个ABR,其中气流是在FBR的上游,其中FBR是在ABR的上游,并且其中ABR将CO2转化成O2和H2中至少一种和生物质。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种藻类。最优选FBR中的至少一部分水相包含至少一种兼性细菌。优选FBR中的至少一部分水相包含至少一种耗硫化物细菌。最优选FBR中的至少一部分水相包含至少一个硫杆菌属菌种或脱氮硫杆菌菌种。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种兼性细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种异养细菌。优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种耗硫化物细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一个硫杆菌属菌种,例如脱氮硫杆菌。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流、至少一个FBR和至少一个ABR,其中气流是在ABR的上游,其中SBR是在FBR的上游,并且其中ABR将CO2转化成O2和H2中至少一种和藻类。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种藻类。最优选FBR中的至少一部分水相包含至少一种兼性细菌。优选FBR中的至少一部分水相包含至少一种耗硫化物细菌。最优选FBR中的至少一部分水相包含至少一个硫杆菌属菌种或脱氮硫杆菌菌种。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种兼性细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种异养细菌。优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种耗硫化物细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一个硫杆菌属菌种,例如脱氮硫杆菌。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流和至少一个具有水流来源的洗涤器,其中气流是在洗涤器的上游,并且其中洗涤器中的水溶液包含分散剂和金属盐中至少一种。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选至少一个单元将分散剂和金属盐中至少一种添加到洗涤器中的水溶液中,或进入洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流、至少一个具有水流来源的洗涤器和至少一个ABR,其中气流是在洗涤器的上游,而洗涤器是在ABR的上游,其中洗涤器中的水溶液包含分散剂和金属盐中至少一种,并且其中ABR将CO2转化成O2和H2中至少一种和藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种兼性细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种异养细菌。优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种耗硫化物细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一个硫杆菌属菌种,例如脱氮硫杆菌菌种。最优选至少一部分来自ABR的水溶液流回至少一个洗涤器中。最优选至少一个单元将分散剂和金属盐中至少一种添加到洗涤器中的水溶液中,或进入洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流、至少一个具有水流来源的洗涤器和至少一个ABR,其中气流是在洗涤器的上游,而洗涤器是在ABR的上游,其中洗涤器中的水溶液包含分散剂和金属盐中至少一种,其中酸将来自洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,并且其中ABR将至少一部分气流转化成O2和H2中至少一种和藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述酸包含硫酸。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种兼性细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种异养细菌。优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种耗硫化物细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一个硫杆菌属菌种,例如脱氮硫杆菌菌种。最优选至少一部分来自ABR的水溶液流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将分散剂和金属盐中至少一种添加到洗涤器中的水溶液中,或进入洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个分离器和至少一个ABR,其中气流是在洗涤器的上游,而洗涤器是在分离器的上游,并且洗涤器和分离器是在ABR的上游,其中洗涤器中的水相包含分散剂和金属盐中至少一种,其中来自分离器的固体溶液包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种,其中酸将来自洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,并且其中ABR将至少一部分气流转化成O2和H2中至少一种和藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述酸包含硫酸。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种兼性细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种异养细菌。优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种耗硫化物细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一个硫杆菌属菌种,例如脱氮硫杆菌菌种。最优选至少一部分来自ABR的水溶液流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将分散剂和金属盐中至少一种添加到洗涤器中的水溶液中,或进入洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个FBR和至少一个ABR,其中气流是在洗涤器的上游,而洗涤器是在FBR的上游,并且FBR是在ABR的上游,其中洗涤器中的水溶液包含分散剂和金属盐中至少一种,其中酸将来自洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,其中FBR将NO2和NO3中至少一种转化成N2,并且其中ABR将至少一部分气流转化成O2和H2中至少一种和藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种兼性细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种异养细菌。优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种耗硫化物细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一个硫杆菌属菌种,例如脱氮硫杆菌菌种。最优选FBR中的至少一部分水相包含至少一种兼性细菌。最优选FBR中的至少一部分水相包含至少一个硫杆菌属菌种,例如脱氮硫杆菌菌种。最优选至少一部分来自ABR的水溶液流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将分散剂和金属盐中至少一种添加到洗涤器中的水溶液中,或进入洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个FBR和至少一个ABR,其中气流是在洗涤器的上游,而洗涤器是在ABR的上游,并且ABR是在FBR的上游,其中洗涤器中的水溶液中包含分散剂和金属盐中至少一种,其中酸将来自洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,其中FBR将NO2和NO3中至少一种转化成N2,并且其中ABR将至少一部分气流转化成O2和H2中至少一种和藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种兼性细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种异养细菌。优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种耗硫化物细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一个硫杆菌属菌种,例如脱氮硫杆菌菌种。最优选FBR中的至少一部分水相包含至少一种兼性细菌。最优选FBR中的至少一部分水相包含至少一个硫杆菌属菌种,例如脱氮硫杆菌菌种。最优选至少一部分来自ABR的水溶液流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将分散剂和金属盐中至少一种添加到洗涤器中的水溶液中,或进入洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个分离器、至少一个FBR和至少一个ABR,其中气流是在洗涤器的上游,而洗涤器是在分离器的上游,洗涤器和分离器是在ABR的上游,并且FBR是在ABR的上游,其中洗涤器中的水溶液中包含分散剂和金属盐中至少一种,其中来自分离器的固体包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种,其中酸将来自洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,其中FBR将NO2和NO3中至少一种转化成N2,并且其中ABR将至少一部分气流转化成O2和H2中至少一种和藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述酸包含硫酸。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种兼性细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种异养细菌。优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种耗硫化物细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌菌种中至少一种。最优选至少一部分来自ABR的水溶液流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将分散剂和金属盐中至少一种添加到洗涤器中的水溶液中,或进入洗涤器之前的水中。
在优选实施例中,设备或制造工艺流程包含至少一个气流、至少一个具有水流来源的洗涤器、至少一个分离器、至少一个FBR和至少一个ABR,其中气流是在洗涤器的上游,而洗涤器是在分离器的上游,洗涤器和分离器是在ABR的上游,并且ABR是在FBR的上游,其中洗涤器中的水溶液包含分散剂和金属盐中至少一种,其中来自分离器的固体包含金属盐,所述金属盐包含CO3、NO2和NO3中至少一种,其中酸将来自洗涤器的金属碳酸盐转化成金属盐和CO2气体,其中FBR将NO2和NO3中至少一种转化成N2,并且其中ABR将至少一部分气流转化成O2和H2中至少一种和藻类。优选所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。最优选所述酸包含硫酸。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种兼性细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种异养细菌。优选ABR中的至少一部分水溶液包含至少一种耗硫化物细菌。最优选ABR中的至少一部分水溶液包含硫杆菌属和脱氮硫杆菌菌种中至少一种。最优选至少一部分来自ABR的水溶液流回至少一个所述洗涤器中。最优选至少一个单元将分散剂和金属盐中至少一种添加到洗涤器中的水溶液中,或进入洗涤器之前的水中。
上文描述了某些目的,并且从前述描述显而易见。然而,由于可以在不偏离本发明范围的情况下对上述描述进行某些改变,故预期前述描述中所含所有内容都应解释为只是对本发明原理的说明,而不具限制意义。关于上述描述,应认识到,任何描述、图式和实例都被视为对所属领域技术人员来说容易理解和显而易见,并且本说明书中所述内容的所有等效关系都打算涵盖在本发明中。
另外,由于所属领域技术人员将轻易发现许多修改和改变,故不希望将本发明局限于所显示和描述的确切构造和操作,因此,可采用在本发明范围内的所有合适修改和等效物。应了解,随附权利要求书打算涵盖本文所述本发明的所有一般和特殊特征,以及对本发明范围的所有陈述,而从语言的角度看,认为所述陈述都在本发明的范围内。

Claims (302)

1.一种将包含COx的气体转化成生物质的方法,其包含:
首先,使所述气体与水接触,其中
所述水包含金属盐,以致
在所述水中形成最终金属盐的水溶液,并且其中
所述水溶液形式的最终金属盐包含所述金属和CO3;和
其次,使所述水溶液与藻类在至少一个ABR中接触,其中
所述ABR将所述COx和CO3中至少一种的至少一部分转化成生物质。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述气体进一步包含NOx,其中
所述最终金属盐包含NO2和NO3中的至少一种,并且其中
所述ABR将所述NOx、NO2和NO3中至少一种的至少一部分转化成生物质。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述气体是来自燃烧源。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中产生O2
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述水溶液包含分散剂。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述分散剂包含羧基或硫氧基部分。
7.根据权利要求5所述的方法,其中所述分散剂包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:丙烯酸类聚合物、丙烯酸、丙烯酸的聚合物、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、乙烯基苯甲酸、这些酸的任何聚合物,以及其中任何组合。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述ABR是管状构造。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述ABR是以圆形模式或环形模式并排布置,形成ABR群集。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述并排的ABR群集包含6个ABR。
11.根据权利要求9或10所述的方法,其中存在多个ABR群集。
12.根据权利要求9或10所述的方法,其中所述并排的ABR群集的直径或所述环形ABR群集的半径是5cm或更小。
13.根据权利要求9或10所述的方法,其中
所述ABR群集的中心包含光子管,并且其中
将光子分配到所述ABR。
14.根据权利要求1所述的方法,其中所述ABR包含一个连续搅拌反应釜,并且其中
存在至少一个光子管。
15.根据权利要求13或14所述的方法,其中所述光子管包含半透明材料,并且包含以下至少一种:
在一端的单面镜,所述单面镜使光子得以进入所述光子管,同时反射光子远离所述端,
在所述光子进入端的相对端的反射或反光表面,和
纤维光缆。
16.根据权利要求13所述的方法,其中所述ABR群集在所述ABR之间包含空隙,其中
在所述ABR之间的所述空隙使来自所述光子管的光子能在所述ABR之间通过,以致
在所述ABR之间通过的所述光子从反射反光表面反射到所述ABR未面向所述光子管的一面上。
17.根据权利要求9或10所述的方法,其中所述ABR群集包含以下至少一种:
在一端的单面镜,所述单面镜使光子得以进入所述ABR群集,同时反射光子远离所述端,
在所述光子进入端的相对端的反射或反光表面,和
在所述光子进入端的相对端的圆锥形反射或反光表面。
18.根据权利要求1所述的方法,其中所述ABR与光子接触,其中光子向所述ABR的传输包含管和纤维光缆中至少一种。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述管或纤维光缆包含反射或反光内壁涂层。
20.根据权利要求18所述的方法,其中所述光子是通过至少一个反射或反光表面从太阳获得。
21.根据权利要求20所述的方法,其中所述反射或反光表面追踪所述太阳的位置。
22.根据权利要求20所述的方法,其中来自所述反射或反光表面的所述光子从球形分配点分配到所述管或所述纤维光缆中,并且其中
所述球形分配点具有反射或反光内壁表面。
23.根据权利要求1所述的方法,其中所述ABR在所述ABR的外侧包含反射或反光表面以将光子反射到所述ABR。
24.根据权利要求9或10所述的方法,其进一步包含反射或反光表面以将光子反射到所述ABR群集。
25.根据权利要求1所述的方法,其中所述ABR是半透明的。
26.根据权利要求1所述的方法,其中所述ABR包含至少一种选自由以下组成的群组的材料:硅、玻璃、碳酸盐、导电材料、金属和其中任何组合。
27.根据权利要求1所述的方法,其中所述ABR包含导电材料或含负电荷的金属。
28.根据权利要求1所述的方法,其进一步包含对所述ABR进行超声波振荡或在所述ABR内的超声波。
29.根据权利要求1所述的方法,其中所述ABR包含至少一种选自由以下组成的群组的藻类:柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)、蝎尾卷枝藻(Bostrychia scorpioides)、布朗葡萄藻(Botrycoccus braunii)、牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)、莫氏衣藻(Chlamydomonas moeweesi)、莱氏衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)、小球藻(Chlorella vulgaris)、杂色小球藻(Chlorella vulgarisBeij)、双眼杜氏藻(Dunaliella bioculata)、杜氏盐藻(Dunaliella salina)、杜氏蓝藻(Dunaliella tertiolecta)、纤细裸藻(Euglena gracilis)、球等鞭金藻(Isochrysis galbana)、球等鞭金藻微藻(Isochrysis galbanais micro)、小球藻属(Nannochloris sp.)、微拟球藻(Nannochloropsis salina)、微拟球藻(Nannochloropsis salina)微绿球藻(Nannochloris oculata)-微绿球藻(N.oculata)、N.atomus Butcher、N.maculata Butcher、N.gaditaaLubian、微绿球藻(N.oculata)、新绿藻(Neochloris oleoabundans)、卵形菱形藻(Nitzschia communis)、雪藻(Parietochloris incise)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricomutum)、颗石藻(Pleurochrysis carterae)、定鞭藻门(haptophyta)、土栖藻纲(prymnesiophyceae)、紫球藻(Porpbyridiumcruentum)、小三毛金藻(Ptymnesium parvum)、二形栅藻(Scenedesmusdimorphus)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、四尾栅藻(Scenedesmusquadricauda)、二形栅藻(Schenedesmus dimorphus)、水绵属(Spirogyrasp.)、极大螺旋藻(Spirulina maxima)、钝顶螺旋藻(Spirulinaplatensis)、螺旋藻属(Spirulina sp.)、聚球藻属(Synechoccus sp.)、周氏扁藻(Tetraselmis chui)、周氏扁藻(Tetraselmis chui)、马库扁藻(Tetraselmismaculate)、司西扁藻(Tetraselmis suecica)、布朗葡萄藻、布朗葡萄藻株、莱氏衣藻、小球藻、柱胞鱼腥藻、莱哈衣藻(Chlamydomonasrheinhardii)、蛋白核小球藻、小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、纤细裸藻、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、聚球藻属、马库扁藻和其中任何组合。
30.根据权利要求1所述的方法,其中所述藻类包含选择性培养的藻类。
31.根据权利要求1所述的方法,其中所述藻类包含突变藻类。
32.根据权利要求1所述的方法,其中所述藻类是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
33.根据权利要求1所述的方法,其中所述水溶液包含反硝化细菌。
34.根据权利要求33所述的方法,其中所述反硝化细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
35.根据权利要求1所述的方法,其中所述水溶液包含耗硫细菌。
36.根据权利要求1所述的方法,其中所述水溶液包含至少一种选自由以下组成的群组的细菌:变形菌门(Proteobacteria)β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌(gram-negative bacteria)、专性自养生物、硫碱弧菌属(Thioalkalovibrio)、菌株LMD 96.55、硫碱菌属(Thioalkalobacter)、嗜碱异养菌、假单胞菌属(Pseudomonas)菌株ChG 3、红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)、紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)、红球菌菌种(Rhodococcus sp.)、红粉诺卡氏菌(Nocardia erythropolis)、珊瑚诺卡氏菌(Nocardia corrolina)、诺卡氏菌菌种(Nocardia sp.)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、食油假单胞菌(Pseudomonasoleovorans)、假单胞菌菌种(Pseudomonas sp.)、球形节杆菌(Arthrobacterglobiformis)、节杆菌嗜石蜡诺卡氏菌(Arthobacter Nocardia paraffinae)、石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus)、柠檬节杆菌(Arthrobactercitreus)、藤黄节杆菌(Arthrobacter luteus)、节杆菌菌种(Arthrobactersp.)、母牛分枝杆菌JOB(Mycobacterium vaccae JOB)、分枝杆菌菌种(Mycobacterium)、不动杆菌(Acinetobacter)菌种、不动杆菌菌种、棒杆菌菌种(Corynebacterium sp.)、氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)、中间硫杆菌(Thiobacillus intermedia)、硫杆菌属希万氏菌菌种(shewanelb sp.)、朱京色微球菌(Micrococcus cinneabareus)、微球菌菌种、Bacillus sulfasportare、芽孢杆菌菌种(bacillus sp.)、真菌、木材白腐菌(White wood rot fungi)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)、白腐菌(Phanerochaete sordida)、毛栓菌(Trametestrogii)、瘤盖干酪菌(Tyromyces palustris)、木材白腐菌菌种、弗氏链霉菌(Streptomyces fradiae)、球孢链霉菌(Streptomyces globisporus)、链霉菌菌种、酿酒酵母菌(Saccharomyces cerrevisiae)、念珠菌菌种(Candidasp.)、浅白隐球酵母(Cryptococcus albidus)、藻类、硫杆菌属(Thiobacillus)菌种例如脱氮硫杆菌,和其中任何组合。
37.根据权利要求35所述的方法,其中所述耗硫细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
38.根据权利要求1所述的方法,其进一步在所述水溶液中包含至少一种养分。
39.根据权利要求1所述的方法,其进一步在所述水溶液中包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:磷酸盐、氢氧化铵、硫、铁、碳化合物和其中任何组合。
40.根据权利要求1所述的方法,其中水溶液的pH值介于6与10之间。
41.根据权利要求1所述的方法,其中水溶液的pH值介于8与9之间。
42.根据权利要求1所述的方法,其中所述水溶液包含碱或缓冲剂。
43.根据权利要求1所述的方法,其进一步在所述水溶液中包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:氢氧化物、碳酸氢盐和镁。
44.根据权利要求1所述的方法,其中所述水溶液的温度介于17℃与70℃之间。
45.根据权利要求44所述的方法,其中所述水溶液的温度范围是5℃到45℃。
46.根据权利要求1所述的方法,其进一步包含针对以下至少一种的方式:加热和冷却所述水溶液。
47.根据权利要求1所述的方法,其中所述ABR是隔热的。
48.根据权利要求9或10所述的方法,其中所述ABR群集是隔热的。
49.根据权利要求14所述的方法,其中所述CSTR ABR是隔热的。
50.根据权利要求1所述的方法,其中所述水溶液包含40%或更低的O2浓度。
51.根据权利要求1所述的方法,其进一步包含
气体/液体分离方式,其中
来自所述ABR的流出水溶液至少部分被分离成气体和液体。
52.根据权利要求51所述的方法,其中所述液体返回到所述水溶液中。
53.根据权利要求51所述的方法,其进一步包含使所述流出水溶液绕过所述气体/液体分离方式的方式,并且其中
所述流出水溶液返回到所述水溶液中。
54.根据权利要求51所述的方法,其中所述ABR产生O2,并且所述气体中的O2通过气体分离方式至少部分从所述气体中分离出来。
55.根据权利要求54所述的方法,其中所述气体分离包含以下至少一种:膜、真空变压吸附、变压吸附和低温蒸馏。
56.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述水溶液中O2的浓度降低,并且在所述水溶液中S和N2中的至少一种减少到足以促进产生H2而非O2
57.根据权利要求1、2或56所述的方法,其中所述ABR产生H2
58.根据权利要求57所述的方法,其进一步包含
气体/液体分离方式,其中
来自所述ABR的流出水溶液至少部分被分离成气体和液体。
59.根据权利要求58所述的方法,其中所述分离出的液体返回到所述水溶液中。
60.根据权利要求58所述的方法,其中所述气体中的H2通过气体分离方式至少部分从所述气体中分离出来。
61.根据权利要求60所述的方法,其中所述气体分离包含以下至少一种:膜、真空变压吸附、变压吸附和低温蒸馏。
62.根据权利要求57所述的方法,其进一步包含至少一个产生O2的ABR。
63.根据权利要求62所述的方法,其中至少一部分所述H2和至少一部分所述O2用于向所述ABR提供动力或热量。
64.根据权利要求62所述的方法,其中至少一部分所述H2和至少一部分所述O2用于向以下至少一种提供动力:
从所述ABR放气口或所述气体分离O2
从所述ABR放气口或所述气体分离H2,和
为所述ABR产生光子。
65.根据权利要求51或58所述的方法,其进一步包含在兼性生物反应器(FBR)中处理所述液体,其中实现以下至少一种:
NO2或NO3转化成N2,和
Sx在耗硫细菌的生物质内转化成硫。
66.根据权利要求65所述的方法,其中所述FBR包含反硝化细菌。
67.根据权利要求66所述的方法,其中所述反硝化细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
68.根据权利要求65所述的方法,其中所述水溶液包含耗硫细菌。
69.根据权利要求65所述的方法,其中所述FBR包含至少一种选自由以下组成的群组的细菌:变形菌门β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌、专性自养生物、硫碱弧菌属菌株LMD 96.55、硫碱菌属、嗜碱异养菌、假单胞菌属菌株ChG 3、红平红球菌、紫红红球菌、红球菌菌种、红粉诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、诺卡氏菌菌种、恶臭假单胞菌、食油假单胞菌、假单胞菌菌种、球形节杆菌、节杆菌、嗜石蜡诺卡氏菌、石蜡节杆菌、柠檬节杆菌、藤黄节杆菌、节杆菌菌种、母牛分枝杆菌JOB、分枝杆菌菌种、不动杆菌菌种、棒杆菌菌种、氧化亚铁硫杆菌、中间硫杆菌、硫杆菌属希万氏菌菌种、朱京色微球菌、微球菌菌种、Bacillussulfasportare、芽孢杆菌菌种、真菌、木材白腐菌、黄孢原毛平革菌、白腐菌、毛栓菌、瘤盖干酪菌、木材白腐菌菌种、弗氏链霉菌、球孢链霉菌、链霉菌菌种、酿酒酵母菌、念珠菌菌种、浅白隐球酵母、藻类、硫杆菌属菌种例如脱氮硫杆菌,和其中任何组合。
70.根据权利要求65所述的方法,其中所述耗硫细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
71.根据权利要求65所述的方法,其进一步包含从所述耗硫细菌中分离出硫的方式。
72.根据权利要求51或58所述的方法,其进一步包含液体/固体分离方式,其中
所述液体主要分离成水性部分和固体部分,并且其中
所述固体部分包含藻类。
73.根据权利要求72所述的方法,其中至少一部分所述液体返回到所述水溶液中。
74.根据权利要求72所述的方法,其进一步包含液体/固体分离方式,其中含所述藻类的液体量在所述固体部分中降低。
75.根据权利要求72或74所述的方法,其中所述液体固体分离包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:阳离子絮凝剂、季铵化阳离子絮凝剂、阳离子性聚丙烯酰胺、季铵化聚丙烯酰胺、聚(DADMAC)、分子量为至少1,000,000的聚(DADMAC)、聚(epi-DMA)、分子量为至少500,000的聚(epi-DMA)、阳离子性壳聚糖聚合物、季铵化壳聚糖聚合物、阳离子性淀粉聚合物、季铵化淀粉聚合物和其中任何组合。
76.根据权利要求1、2或57所述的方法,其中所述ABR包含介质。
77.根据权利要求1、2、57、72或74所述的方法,其中所述藻类用作选自由以下组成的群组的至少一种:食品应用、动物饲料中的蛋白质、烃油、燃料、肥料和其中任何组合。
78.根据权利要求77所述的方法,其中至少一部分所述藻类或所述烃油燃烧产生电。
79.根据权利要求78所述的方法,其中至少一部分所述电用于产生光子,并且至少一部分所述光子用于至少一个所述ABR中。
80.一种将包含COx的气体转化成生物质的方法,所述方法包含:
在至少一个ABR中使所述气体与藻类在水溶液中接触,其中
所述ABR将至少一部分所述COx转化成生物质,其中
所述ABR包含选自由以下组成的群组的一种:
多个所述ABR,其以圆形模式并排布置,形成ABR群集,
多个环形ABR,其呈套管形式,其中所述ABR在外管与内管的半径之间包含环形部分,并且光子由中心管进入各ABR中,至少一个光子管,其将光子分散到各ABR中,
所述ABR水溶液包含与光子接触,其中光子向所述ABR的传输包含管和纤维光缆中至少一种,
所述ABR包含隔热层,
所述ABR包含管状,其管状包含将所述气体分散到所述ABR中的气体管,
所述ABR包含连续搅拌反应釜,其包含至少一个将光子分散到各ABR中的管,
所述ABR包含将所述气体分散到所述ABR中的膜,和
其中任何组合。
81.根据权利要求80所述的方法,其中所述气体进一步包含NOx,其中
所述ABR将NO2和NO3中至少一种的至少一部分转化成藻类。
82.根据权利要求80所述的方法,其中所述气体是来自燃烧源。
83.根据权利要求80所述的方法,其中产生O2
84.根据权利要求80所述的方法,其中所述水溶液包含分散剂。
85.根据权利要求84所述的方法,其中所述分散剂包含羧基或硫氧基部分。
86.根据权利要求84所述的方法,其中所述分散剂包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:丙烯酸类聚合物、丙烯酸、丙烯酸的聚合物、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、乙烯基苯甲酸,这些酸的任何聚合物,以及其中任何组合。
87.根据权利要求80所述的方法,其中所述ABR群集包含6个ABR。
88.根据权利要求80所述的方法,其中存在多个ABR群集。
89.根据权利要求80所述的方法,其中所述光子管包含半透明材料,并且包含以下至少一种:
在一端的单面镜,所述单面镜使光子得以进入所述光子管,同时反射光子,远离所述端,
在所述光子进入端的相对端的反射或反光表面,和
纤维光缆。
90.根据权利要求80所述的方法,其中所述ABR群集在所述ABR之间包含空隙,其中
在所述ABR之间的所述空隙使来自所述光子管的光子能在所述ABR之间通过,以致
在所述ABR之间通过的所述光子从反射反光表面反射到所述ABR未面向所述光子管的一面上。
91.根据权利要求80所述的方法,其中所述ABR群集包含以下至少一种:
在一端的单面镜,所述单面镜使光子得以进入所述ABR群集,同时反射光子,远离所述端,
在所述光子进入端的相对端的反射或反光表面,和
在所述光子进入端的相对端的圆锥形反射或反光表面。
92.根据权利要求80所述的方法,其中所述管或纤维光缆包含反射或反光内壁涂层。
93.根据权利要求80所述的方法,其中所述光子是通过至少一个反射或反光表面从太阳获得。
94.根据权利要求93所述的方法,其中所述反射或反光表面追踪所述太阳的位置。
95.根据权利要求93所述的方法,其中来自所述反射或反光表面的所述光子从球形分配点分配到所述管或所述纤维光缆中,并且其中
所述球形分配点具有反射或反光内壁表面。
96.根据权利要求80所述的方法,其中所述ABR或所述ABR群集在所述ABR或ABR群集的外侧包含反射或反光表面以将由所述ABR或ABR群集放出的光子反射回所述ABR或ABR群集。
97.根据权利要求80所述的方法,其中所述ABR是半透明的。
98.根据权利要求80所述的方法,其中所述ABR包含以下至少一种:硅、玻璃、导电材料、金属和其中任何组合。
99.根据权利要求98所述的方法,其中所述ABR包含导电材料或包含负电荷的金属。
100.根据权利要求80所述的方法,其进一步包含对所述ABR进行振荡或超声波。
101.根据权利要求80所述的方法,其中所述ABR包含至少一种选自由以下组成的群组的藻类:柱胞鱼腥藻、蝎尾卷枝藻、布朗葡萄藻、牟氏角毛藻、莫氏衣藻、莱氏衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、杂色小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、杜氏蓝藻、纤细裸藻、球等鞭金藻、球等鞭金藻微藻、小球藻属、微拟球藻、微拟球藻微绿球藻-微绿球藻、N.atomus Butcher、N.maculata Butcher、N.gaditaa Lubian、微绿球藻、新绿藻、卵形菱形藻、雪藻、三角褐指藻、颗石藻、定鞭藻门、土栖藻纲、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、二形栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、螺旋藻属、聚球藻属、周氏扁藻、周氏扁藻、马库扁藻、司西扁藻、布朗葡萄藻、布朗葡萄藻株、莱氏衣藻、小球藻、柱胞鱼腥藻、莱哈衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、纤细裸藻、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、聚球藻属、马库扁藻和其中任何组合。
102.根据权利要求80所述的方法,其中所述藻类包含选择性培养的藻类。
103.根据权利要求80所述的方法,其中所述藻类包含突变藻类。
104.根据权利要求80所述的方法,其中所述藻类是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
105.根据权利要求80所述的方法,其中所述水溶液包含反硝化细菌。
106.根据权利要求105所述的方法,其中所述反硝化细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
107.根据权利要求80所述的方法,其中所述水溶液包含耗硫细菌。
108.根据权利要求80所述的方法,其中所述水溶液包含至少一种选自由以下组成的群组的细菌:变形菌门β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌、专性自养生物、硫碱弧菌属菌株LMD 96.55、硫碱菌属、嗜碱异养菌、假单胞菌属菌株ChG 3、红平红球菌、紫红红球菌、红球菌菌种、红粉诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、诺卡氏菌菌种、恶臭假单胞菌、食油假单胞菌、假单胞菌菌种、球形节杆菌、节杆菌、嗜石蜡诺卡氏菌、石蜡节杆菌、柠檬节杆菌、藤黄节杆菌、节杆菌菌种、母牛分枝杆菌JOB、分枝杆菌菌种、不动杆菌菌种、棒杆菌菌种、氧化亚铁硫杆菌、中间硫杆菌、硫杆菌属希万氏菌菌种、朱京色微球菌、微球菌菌种、Bacillussulfasportare、芽孢杆菌菌种、真菌、木材白腐菌、黄孢原毛平革菌、白腐菌、毛栓菌、瘤盖干酪菌、木材白腐菌菌种、弗氏链霉菌、球孢链霉菌、链霉菌菌种、酿酒酵母菌、念珠菌菌种、浅白隐球酵母、藻类、例如脱氮硫杆菌的硫杆菌属菌种,和其中任何组合。
109.根据权利要求107所述的方法,其中所述耗硫细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
110.根据权利要求80所述的方法,其进一步在所述水溶液中包含至少一种养分。
111.根据权利要求80所述的方法,其进一步在所述水溶液中包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:磷酸盐、氢氧化铵、硫、铁、碳化合物和其中任何组合。
112.根据权利要求80所述的方法,其中水溶液的pH值介于6与10之间。
113.根据权利要求80所述的方法,其中水溶液的pH值介于8与9之间。
114.根据权利要求80所述的方法,其中所述水溶液包含碱或缓冲剂。
115.根据权利要求80所述的方法,其进一步在所述水溶液中包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:氢氧化物、碳酸氢盐、镁和其中任何组合。
116.根据权利要求80所述的方法,其中所述水溶液的温度介于17℃与70℃之间。
117.根据权利要求80所述的方法,其中所述水溶液的温度范围是5℃到45℃。
118.根据权利要求80所述的方法,其进一步包含以下至少一种:加热和冷却所述水溶液。
119.根据权利要求80所述的方法,其中所述ABR或所述ABR群集是隔热的。
120.根据权利要求80所述的方法,其中所述水溶液包含40%或更低的O2浓度。
121.根据权利要求80所述的方法,其进一步包含
气体/液体分离方式,其中
来自所述ABR的流出水溶液至少部分被分离成气体和液体。
122.根据权利要求121所述的方法,其中所述液体返回到所述水溶液中。
123.根据权利要求121所述的方法,其进一步包含使所述流出水溶液绕过所述气体/液体分离方式的方式,并且其中
所述流出水溶液返回到所述水溶液中。
124.根据权利要求123所述的方法,其中所述ABR产生O2,并且所述气体中的O2通过气体分离方式至少部分从所述气体中分离出来。
125.根据权利要求124所述的方法,其中所述气体分离方式是以下至少一种:膜、真空变压吸附、变压吸附和低温蒸馏。
126.根据权利要求80所述的方法,其中所述水溶液中O2的浓度降低,并且S和N2中至少一种减少到足以促进在各ABR或ABR群集中产生H2而非O2
127.根据权利要求80或126所述的方法,其中所述ABR产生H2
128.根据权利要求126所述的方法,其进一步包含
气体/液体分离方式,其中
来自所述ABR的流出水溶液至少部分被分离成气体和液体。
129.根据权利要求128所述的方法,其中所述分离出的液体返回到所述水溶液中。
130.根据权利要求127所述的方法,其中所述气体中的H2通过气体分离方式至少部分从所述气体中分离出来。
131.根据权利要求128所述的方法,其中所述气体分离包含以下至少一种:膜、真空变压吸附、变压吸附和低温蒸馏。
132.根据权利要求126所述的方法,其进一步包含至少一个产生O2的ABR。
133.根据权利要求132所述的方法,其中至少一部分所述O2用作氧化剂并且所述H2作为燃料燃烧向所述ABR提供动力或热量。
134.根据权利要求132所述的方法,其中至少一部分所述H2和至少一部分所述O2用于向以下至少一种提供动力:
从所述ABR放气口或所述气体分离O2
从所述ABR放气口或所述气体分离H2,和
为所述ABR产生光子。
135.根据权利要求121或128所述的方法,其进一步包含在FBR中处理所述液体,其中实现以下至少一种:
NO2或NO3转化成N2,和
Sx在耗硫细菌的生物质内转化成硫。
136.根据权利要求135所述的方法,其中所述FBR包含反硝化细菌。
137.根据权利要求136所述的方法,其中所述反硝化细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
138.根据权利要求135所述的方法,其中所述水溶液包含耗硫细菌。
139.根据权利要求135所述的方法,其中所述FBR包含至少一种选自由以下组成的群组的细菌:变形菌门β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌、专性自养生物、硫碱弧菌属菌株LMD-2、硫碱菌属、嗜碱异养菌、假单胞菌属菌株ChG 3、红平红球菌、紫红红球菌、红球菌菌种、红粉诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、诺卡氏菌菌种、恶臭假单胞菌、食油假单胞菌、假单胞菌菌种、球形节杆菌、节杆菌、嗜石蜡诺卡氏菌、石蜡节杆菌、柠檬节杆菌、藤黄节杆菌、节杆菌菌种、母牛分枝杆菌JOB、分枝杆菌菌种、不动杆菌菌种、棒杆菌菌种、氧化亚铁硫杆菌、中间硫杆菌、硫杆菌属希万氏菌菌种、朱京色微球菌、微球菌菌种、Bacillus sulfasportare、芽孢杆菌菌种、真菌、木材白腐菌、黄孢原毛平革菌、白腐菌、毛栓菌、瘤盖干酪菌、木材白腐菌菌种、弗氏链霉菌、球孢链霉菌、链霉菌菌种、酿酒酵母菌、念珠菌菌种、浅白隐球酵母、藻类、例如脱氮硫杆菌的硫杆菌属菌种,和其中任何组合。
140.根据权利要求138所述的方法,其中所述耗硫细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
141.根据权利要求138所述的方法,其进一步包含从所述耗硫细菌中分离出硫。
142.根据权利要求121或128所述的方法,其进一步包含液体/固体分离方式,其中
所述液体主要分离成水性部分和固体部分,并且其中
所述固体部分包含藻类。
143.根据权利要求142所述的方法,其中至少一部分所述液体返回到所述水溶液中。
144.根据权利要求142所述的方法,其进一步包含液体/固体分离方式,其中
含所述藻类的液体量在所述固体部分中降低。
145.根据权利要求142或144所述的方法,其中所述液体固体分离包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:阳离子絮凝剂、季铵化阳离子絮凝剂、阳离子性聚丙烯酰胺、季铵化聚丙烯酰胺、聚(DADMAC)、分子量为至少1,000,000的聚(DADMAC)、聚(epi-DMA)、分子量为至少500,000的聚(epi-DMA)、阳离子性壳聚糖聚合物、季铵化壳聚糖聚合物、阳离子性淀粉聚合物、季铵化淀粉聚合物和其中任何组合。
146.根据权利要求80或127所述的方法,其中所述ABR包含介质。
147.根据权利要求80所述的方法,其中所述藻类用作选自由以下组成的群组的至少一种:食品应用、动物饲料中的蛋白质、烃油、燃料、肥料和其中任何组合。
148.根据权利要求147所述的方法,其中至少一部分所述藻类或所述烃油燃烧产生电。
149.根据权利要求148所述的方法,其中至少一部分所述电用于产生光子,并且至少一部分所述光子用于至少一个所述ABR中。
150.根据权利要求1或80所述的方法,其进一步包含由酸化金属碳酸盐得到的气体。
151.根据权利要求2或81所述的方法,其进一步包含由酸化金属亚硝酸盐或金属硝酸盐得到的气体。
152.根据权利要求150或151所述的方法,其中所述酸化包含硫酸或碳酸。
153.根据权利要求1或80所述的方法,其中所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。
154.根据权利要求1、2、80或81所述的方法,其中所述金属盐包含选自由以下组成的群组的至少一种:钾、钠、镁、钙和其中任何组合的盐。
155.一种设备或制造流程,其包含气流,其中
所述气流包含COx,其中
所述气流是在至少一个ABR单元的上游,其中
所述ABR单元将至少一部分所述COx转化成O2和生物质,并且其中
所述ABR单元包含选自由以下组成的群组的至少一种:
多个所述ABR单元,其以圆形模式并排布置,形成ABR群集单元,
多个环形ABR,其呈套管形式,其中所述ABR在外管与内管的半径之间包含环形部分,并且光子由中心管进入各ABR中,将光子分散到所述ABR单元中的管,
所述ABR单元包含与光子接触,其中光子向所述ABR的传输包含管和纤维光缆中至少一种,
所述ABR单元包含隔热层,
所述ABR包含管状,其包含将所述气体分散到所述ABR中的管,
所述ABR包含连续搅拌反应釜,其包含至少一个将光子分散到各ABR中的管,
所述ABR单元包含将所述气体分散到所述ABR中的膜,和其中任何组合。
156.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述气体进一步包含NOx,并且其中
所述ABR单元将NO2和NO3中至少一种的至少一部分转化成生物质。
157.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其进一步包含至少一个将分散剂添加到所述水溶液中的单元。
158.根据权利要求157所述的设备或制造流程,其中所述分散剂包含羧基或硫氧基部分。
159.根据权利要求157所述的设备或制造流程,其中所述分散剂包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:丙烯酸类聚合物、丙烯酸、丙烯酸的聚合物、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、乙烯基苯甲酸,这些酸的任何聚合物,以及其中任何组合。
160.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR单元是管状构造。
161.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR群集单元包含6个ABR单元。
162.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中存在多个ABR群集单元。
163.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR的直径或所述ABR单元的所述环带是5cm或更小。
164.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中
所述光子管是在所述ABR群集单元的中心。
165.根据权利要求155或164所述的设备或制造流程,其中所述光子管包含半透明材料,并且包含以下至少一种:
在一端的单面镜,所述单面镜使光子得以进入所述光子管,同时反射光子远离所述端,
在所述光子进入端的相对端的反射或反光表面,和
纤维光缆。
166.根据权利要求155或164所述的设备或制造流程,其中所述ABR群集在所述ABR之间包含空隙,其中
在所述ABR之间的所述空隙使来自所述光子管的光子能在所述ABR之间通过,以致
在所述ABR之间通过的所述光子从反射反光表面反射到所述ABR未面向所述光子管的一面上。
167.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR群集包含以下至少一种:
在一端的单面镜,所述单面镜使光子得以进入所述ABR群集,同时反射光子远离所述端,
在所述光子进入端的相对端的反射或反光表面,和
在所述光子进入端的相对端的圆锥形反射或反光表面。
168.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述管或纤维光缆包含反射或反光内壁涂层。
169.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述光子是通过至少一个反射或反光表面从太阳获得。
170.根据权利要求169所述的设备或制造流程,其中来自所述反射或反光表面的所述光子从球形分配单元分配到所述管或所述纤维光缆中,并且其中
所述球形分配单元具有反射或反光内壁表面。
171.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR单元或所述ABR群集单元包含反射表面或镜子以将光子反射回所述ABR单元或所述ABR群集。
172.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR单元是半透明的。
173.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR单元包含至少一种选自由以下组成的群组的材料:硅、玻璃、导电材料、金属和其中任何组合。
174.根据权利要求173所述的设备或制造流程,其中所述ABR单元包含导电材料或包含负电荷的金属。
175.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR单元进一步包含振荡或超声波。
176.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR包含至少一种选自由以下组成的群组的藻类:柱胞鱼腥藻、蝎尾卷枝藻、布朗葡萄藻、牟氏角毛藻、莫氏衣藻、莱氏衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、杂色小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、杜氏蓝藻、纤细裸藻、球等鞭金藻、球等鞭金藻微藻、小球藻属、微拟球藻、微拟球藻微绿球藻-微绿球藻、N.atomus Butcher、N.maculata Butcher、N.gaditaa Lubian、微绿球藻、新绿藻、卵形菱形藻、雪藻、三角褐指藻、颗石藻、定鞭藻门、土栖藻纲、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、二形栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、螺旋藻属、聚球藻属、周氏扁藻、周氏扁藻、马库扁藻、司西扁藻、布朗葡萄藻、布朗葡萄藻株、莱氏衣藻、小球藻、柱胞鱼腥藻、莱哈衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、纤细裸藻、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、聚球藻属、马库扁藻和其中任何组合。
177.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述藻类包含选择性培养的藻类。
178.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述藻类包含突变藻类。
179.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述藻类是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
180.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述水溶液包含反硝化细菌。
181.根据权利要求180所述的设备或制造流程,其中所述反硝化细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
182.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述水溶液包含耗硫细菌。
183.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述水溶液包含至少一种选自由以下组成的群组的细菌:变形菌门β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌、专性自养生物、硫碱弧菌属菌株LMD 96.55、硫碱菌属、嗜碱异养菌、假单胞菌属菌株ChG 3、红平红球菌、紫红红球菌、红球菌菌种、红粉诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、诺卡氏菌菌种、恶臭假单胞菌、食油假单胞菌、假单胞菌菌种、球形节杆菌、节杆菌、嗜石蜡诺卡氏菌、石蜡节杆菌、柠檬节杆菌、藤黄节杆菌、节杆菌菌种、母牛分枝杆菌JOB、分枝杆菌菌种、不动杆菌菌种、棒杆菌菌种、氧化亚铁硫杆菌、中间硫杆菌、硫杆菌属希万氏菌菌种、朱京色微球菌、微球菌菌种、Bacillussulfasportare、芽孢杆菌菌种、真菌、木材白腐菌、黄孢原毛平革菌、白腐菌、毛栓菌、瘤盖干酪菌、木材白腐菌菌种、弗氏链霉菌、球孢链霉菌、链霉菌菌种、酿酒酵母菌、念珠菌菌种、浅白隐球酵母、藻类、例如脱氮硫杆菌的硫杆菌属菌种,和其中任何组合。
184.根据权利要求182所述的设备或制造流程,其中所述耗硫细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
185.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其进一步包含至少一个将至少一种养分添加到所述水溶液中的单元。
186.根据权利要求185所述的设备或制造流程,其中所述养分至少是一种选自由以下组成的群组的物质:磷酸盐、氢氧化铵、硫、铁、碳化合物和其中任何组合。
187.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中水溶液的pH值介于6与10之间。
188.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中水溶液的pH值介于8与9之间。
189.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述水溶液包含碱或缓冲剂。
190.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其进一步包含至少一个将至少一种选自由以下组成的群组的物质添加到所述水溶液中的单元:氢氧化物、碳酸氢盐、镁和其中任何组合。
191.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述水溶液的温度介于17℃与70℃之间。
192.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述水溶液的温度范围是5℃到45℃。
193.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其进一步包含加热或冷却所述水溶液的单元。
194.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR或所述ABR群集包含隔热层。
195.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述水溶液包含40%或更低的O2浓度。
196.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其进一步包含
至少一个在所述ABR或ABR群集下游的单元,其进行从所述ABR或所述ABR群集中流出的水溶液的气体/液体分离。
197.根据权利要求196所述的设备或制造流程,其中至少一部分所述液体返回到所述水溶液中。
198.根据权利要求196所述的设备或制造流程,其进一步包含绕过所述气体/液体分离,其中
所述流出水溶液返回到所述水溶液中。
199.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述ABR产生O2,并且一个单元从所述气体中分离出所述O2
200.根据权利要求199所述的设备或制造流程,其中所述分离单元包含以下至少一种:膜、真空变压吸附、变压吸附和低温蒸馏。
201.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其中所述水溶液中O2的浓度降低,并且S和N2中至少一种减少到足以促进产生H2而非O2
202.根据权利要求155或201所述的设备或制造流程,其中所述ABR产生H2
203.根据权利要求202所述的设备或制造流程,其进一步包含
至少一个在所述ABR或ABR群集下游的单元,其进行从所述ABR或所述ABR群集中流出的水溶液的气体/液体分离。
204.根据权利要求203所述的设备或制造流程,其中至少一部分所述分离出的液体返回到所述水溶液。
205.根据权利要求203所述的设备或制造流程,其中所述气体中的H2通过气体分离方式至少部分从所述气体中分离出来。
206.根据权利要求205所述的设备或制造流程,其中所述气体单元包含以下至少一种:膜、真空变压吸附、变压吸附和低温蒸馏。
207.根据权利要求202所述的设备或制造流程,其进一步包含至少一个产生O2的ABR单元。
208.根据权利要求207所述的设备或制造流程,其中至少一部分所述H2和至少一部分所述O2用于一个单元中向所述ABR提供动力或热量。
209.根据权利要求207所述的设备或制造流程,其中至少一部分所述H2和至少一部分所述O2用于一个单元中向一个单元提供动力,以便进行所述气体中O2的分离和所述气体中H2的分离中的至少一种。
210.根据权利要求196或203所述的设备或制造流程,其进一步包含在FBR单元中处理所述液体,其中实现以下至少一种:
NO2或NO3转化成N2,和
Sx在耗硫细菌的生物质内转化成硫。
211.根据权利要求210所述的设备或制造流程,其中所述FBR包含反硝化细菌。
212.根据权利要求211所述的设备或制造流程,其中所述反硝化细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
213.根据权利要求210所述的设备或制造流程,其中所述水溶液包含耗硫细菌。
214.根据权利要求210所述的设备或制造流程,其中所述FBR包含至少一种选自由以下组成的群组的细菌:变形菌门β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌、专性自养生物、硫碱弧菌属菌株LMD 96.55、硫碱菌属、嗜碱异养菌、假单胞菌属菌株ChG 3、红平红球菌、紫红红球菌、红球菌菌种、红粉诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、诺卡氏菌菌种、恶臭假单胞菌、食油假单胞菌、假单胞菌菌种、球形节杆菌、节杆菌、嗜石蜡诺卡氏菌、石蜡节杆菌、柠檬节杆菌、藤黄节杆菌、节杆菌菌种、母牛分枝杆菌JOB、分枝杆菌菌种、不动杆菌菌种、棒杆菌菌种、氧化亚铁硫杆菌、中间硫杆菌、硫杆菌属希万氏菌菌种、朱京色微球菌、微球菌菌种、Bacillussulfasportare、芽孢杆菌菌种、真菌、木材白腐菌、黄孢原毛平革菌、白腐菌、毛栓菌、瘤盖干酪菌、弗氏链霉菌、球孢链霉菌、链霉菌菌种、酿酒酵母菌、念珠菌菌种、浅白隐球酵母、藻类、例如脱氮硫杆菌的硫杆菌菌种,和其中任何组合。
215.根据权利要求213所述的设备或制造流程,其中所述耗硫细菌是以下至少一种:非病原性、非机会性、低毒力因子和其中任何组合。
216.根据权利要求213所述的设备或制造流程,其进一步包含分离所述耗硫细菌的方式,其中从所述耗硫细菌中分离出硫。
217.根据权利要求196或203所述的设备或制造流程,其进一步包含对来自所述气体/液体分离的所述液体进行液体/固体分离的单元,其中
所述液体几乎完全分离成了水性部分和固体部分,并且其中
所述固体部分包含藻类。
218.根据权利要求217所述的设备或制造流程,其中至少一部分所述液体返回到所述水溶液中。
219.根据权利要求217所述的设备或制造流程,其进一步包含液体/固体分离单元,其中含所述藻类的液体量在所述固体部分中降低。
220.根据权利要求217或219所述的设备或制造流程,其中所述液体固体分离包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:阳离子絮凝剂、季铵化阳离子絮凝剂、阳离子性聚丙烯酰胺、季铵化聚丙烯酰胺、聚(DADMAC)、分子量为至少1,000,000的聚(DADMAC)、聚(epi-DMA)、分子量为至少500,000的聚(epi-DMA)、阳离子性壳聚糖聚合物、季铵化壳聚糖聚合物、阳离子性淀粉聚合物、季铵化淀粉聚合物和其中任何组合。
221.根据权利要求155或202所述的设备或制造流程,其中所述ABR单元包含介质。
222.根据权利要求155、202、217或219所述的设备或制造流程,其中所述藻类用作选自由以下组成的群组的至少一种:食品应用、动物饲料中的蛋白质、烃油、燃料、肥料和其中任何组合。
223.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其进一步包含金属碳酸盐的酸化单元,其产生的COx用于所述ABR单元或所述ABR群集单元。
224.根据权利要求155所述的设备或制造流程,其进一步包含金属亚硝酸盐或金属硝酸盐的酸化单元,其产生的NOx用于所述ABR单元或所述ABR群集单元。
225.根据权利要求223或224所述的设备或制造流程,其中所述酸包含硫酸或碳酸。
226.根据权利要求155或156所述的设备或制造流程,其中所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。
227.根据权利要求155或156所述的设备或制造流程,其中所述金属盐包含选自由以下组成的群组的至少一种:钾、钠、镁、钙和其中任何组合的盐。
228.根据权利要求1或80所述的方法,或根据权利要求151所述的设备或制造流程,其中所述ABR包含所述流入气体和所述流入水溶液中至少一种的密封件,和
所述流出水溶液的密封件,以致
所述ABR易于移出和更换。
229.一种将COx和/或NOx气体吸附到水中的方法,所述方法包含,
使所述COx和/或NOx气体与水接触,其中
所述水包含金属盐,以致
在所述水中形成最终金属盐以及包含所述金属盐的水相,并且其中
所述最终金属盐包含选自由以下组成的群组的至少一种:金属碳酸盐、金属亚硝酸盐、金属硝酸盐和其中任何组合。
230.根据权利要求229所述的方法,其中所述COx和/或NOx气体是来自燃烧源。
231.根据权利要求229所述的方法,其中所述接触是在气体洗涤器中进行。
232.根据权利要求229所述的方法,其中所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。
233.根据权利要求229所述的方法,其中所述金属盐包含选自由以下组成的群组的至少一种:钾、钠、镁、钙和其中任何组合的盐。
234.根据权利要求229所述的方法,其中所述金属盐包含选自由以下组成的群组的至少一种:氧化物、氢氧化物、亚硫酸盐、硫酸盐和其中任何组合。
235.根据权利要求229所述的方法,其进一步在所述水中包含分散剂。
236.根据权利要求235所述的方法,其中所述分散剂包含羧基或硫氧基部分。
237.根据权利要求235所述的方法,其中所述分散剂包含至少一种选自由以下组成的群组的物质:丙烯酸类聚合物、丙烯酸、丙烯酸的聚合物、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、乙烯基苯甲酸,这些酸的任何聚合物,以及其中任何组合。
238.根据权利要求229所述的方法,其进一步包含使所述COx和/或NOx气体与包含铂或铂钌的金属催化剂接触。
239.根据权利要求229所述的方法,其进一步包含使所述水相与额外金属盐反应,形成额外量的所述最终金属盐。
240.根据权利要求239所述的方法,其中所述额外金属盐包含IA族或IIA族金属盐。
241.根据权利要求239所述的方法,其中所述额外金属盐包含选自由以下组成的群组的至少一种:钾、钠、镁、钙和其中任何组合的盐。
242.根据权利要求229或239所述的方法,其进一步包含所述水相至少部分从所述最终金属盐中分离。
243.根据权利要求242所述的方法,其包含离心、澄清、稠化或压榨以进行所述分离。
244.根据权利要求229、239或242所述的方法,其进一步包含将所述最终金属盐转移到温室和/或ABR中,其中
至少一部分所述最终金属盐与酸反应,形成CO2气体,并且其中所述温室和/或ABR中的植物生命将至少一部分所述CO2气体转化成O2气体。
245.根据权利要求244所述的方法,其中所述酸是硫酸。
246.根据权利要求244所述的方法,其中所述植物生命包含藻类。
247.根据权利要求229、239或242所述的方法,其进一步包含使所述水相流入兼性生物反应器中,其中
所述水相中的所述NOx至少部分转化成N2气体。
248.根据权利要求244所述的方法,其进一步包含使流动的水相从所述温室和/或ABR流入兼性生物反应器中,其中
所述水相中的所述NOx至少部分转化成N2气体。
249.根据权利要求248所述的方法,其进一步包含将以下至少一种添加到所述兼性生物反应器中的所述水相中:假单胞菌属、芽孢杆菌属和无色杆菌属、硫杆菌属兼性菌株和脱氮硫杆菌。
250.根据权利要求248所述的方法,其进一步包含将碳源添加到所述兼性生物反应器中,使得所述反硝化反应器中水相的COD∶N比是约6∶1到3∶1。
251.根据权利要求248所述的方法,其进一步包含将废水添加到所述兼性生物反应器中,以致所述反硝化反应器中水相的COD∶N比是约6∶1到3∶1。
252.根据权利要求229所述的方法,其进一步包含将至少一个耗硫细菌菌株添加到所述水相中。
253.根据权利要求229所述的方法,其进一步包含将以下至少一种添加到所述水相中:变形菌门β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌、专性自养生物、硫碱弧菌属菌株LMD 96.55、硫碱菌属、嗜碱异养菌、假单胞菌属菌株ChG 3、红平红球菌、紫红红球菌、红球菌菌种、红粉诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、诺卡氏菌菌种、恶臭假单胞菌、食油假单胞菌、假单胞菌菌种、球形节杆菌、节杆菌、嗜石蜡诺卡氏菌、石蜡节杆菌、柠檬节杆菌、藤黄节杆菌、节杆菌菌种、母牛分枝杆菌JOB、分枝杆菌菌种、不动杆菌菌种、棒杆菌菌种、氧化亚铁硫杆菌、中间硫杆菌、硫杆菌属希万氏菌菌种、朱京色微球菌、微球菌菌种、Bacillus sulfasportare、芽孢杆菌菌种、真菌、木材白腐菌、黄孢原毛平革菌、白腐菌、毛栓菌、瘤盖干酪菌、弗氏链霉菌、球孢链霉菌、链霉菌菌种、酿酒酵母菌、念珠菌菌种、浅白隐球酵母、藻类、例如脱氮硫杆菌的硫杆菌菌种,和其中任何组合。
254.根据权利要求229所述的方法,其进一步包含在所述COx和/或NOx气体与水接触之前,冷却所述COx和/或NOx气体。
255.根据权利要求229所述的方法,其进一步包含使用所述最终金属盐作为土壤稳定剂。
256.根据权利要求229所述的方法,其进一步包含使用所述最终金属盐作为建筑材料。
257.根据权利要求229所述的方法,其进一步包含使用所述最终金属盐作为pH缓冲剂。
258.根据权利要求229所述的方法,其进一步包含将所述水相储存到以下至少一种中:
海洋,
碱性水,和
地下。
259.一种螯合COx气体的设备,其中一个或多个单元界定为制造工厂或工艺流程,其包含,
一个或多个产生所述COx气体的单元,其在一个或多个洗涤所述COx气体单元的上游,其中
所述洗涤单元具有水源,其中
所述水源包含金属盐和分散剂,并且其中
所述洗涤单元产生水相和包含CO3的最终金属盐。
260.根据权利要求259所述的设备,其进一步包含至少一个单元,其将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
261.根据权利要求259所述的设备,其进一步在所述洗涤单元的下游包含至少一个温室和/或ABR单元,其中
所述最终金属盐与酸反应,将至少一部分所述CO3转化成CO2气体,并且其中
至少一部分所述CO2气体转化成O2和植物生命。
262.根据权利要求261所述的设备,其中所述酸包含硫酸。
263.根据权利要求261所述的设备,其中所述植物生命包含藻类。
264.根据权利要求261所述的设备,其中所述温室和/或ABR中的水相包含耗硫细菌。
265.根据权利要求261所述的设备,其中所述温室和/或ABR中的水相包含以下至少一种:变形菌门β或γ亚群中的革兰氏阴性细菌、专性自养生物、硫碱弧菌属菌株LMD 96.55、硫碱菌属、嗜碱异养菌、假单胞菌属菌株ChG 3、红平红球菌、紫红红球菌、红球菌菌种、红粉诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、诺卡氏菌菌种、恶臭假单胞菌、食油假单胞菌、假单胞菌菌种、球形节杆菌、节杆菌、嗜石蜡诺卡氏菌、石蜡节杆菌、柠檬节杆菌、藤黄节杆菌、节杆菌菌种、母牛分枝杆菌JOB、分枝杆菌菌种、不动杆菌菌种、棒杆菌菌种、氧化亚铁硫杆菌、中间硫杆菌、硫杆菌属希万氏菌菌种、朱京色微球菌、微球菌菌种、Bacillus sulfasportare、芽孢杆菌菌种、真菌、木材白腐菌、黄孢原毛平革菌、白腐菌、毛栓菌、瘤盖干酪菌、弗氏链霉菌、球孢链霉菌、链霉菌菌种、酿酒酵母菌、念珠菌菌种、浅白隐球酵母、藻类、例如脱氮硫杆菌的硫杆菌菌种,和其中任何组合。
266.根据权利要求259所述的设备,其进一步在所述洗涤器的下游包含至少一个盐反应单元,其中
额外量的金属盐与来自所述洗涤器的水相反应。
267.根据权利要求259或266所述的设备,其进一步包含至少一个使所述水相从所述最终金属盐中分离的单元。
268.根据权利要求267所述的设备,其进一步在所述分离单元的下游包含至少一个温室和/或ABR单元,其中
所述最终金属盐与酸反应,将至少一部分所述CO3转化成CO2气体,并且其中
至少一部分所述CO2气体转化成O2和植物生命。
269.根据权利要求268所述的设备,其中所述酸包含硫酸。
270.根据权利要求268所述的设备,其中所述植物生命包含藻类。
271.根据权利要求268所述的设备,其中所述温室和/或ABR中的水相包含耗硫细菌。
272.根据权利要求268所述的设备,其中所述温室和/或ABR中的水相包含至少一种选自由以下组成的群组的藻类:柱胞鱼腥藻、蝎尾卷枝藻、布朗葡萄藻、牟氏角毛藻、莫氏衣藻、莱氏衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、杂色小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、杜氏蓝藻、纤细裸藻、球等鞭金藻、球等鞭金藻微藻、小球藻属、微拟球藻、微拟球藻微绿球藻-微绿球藻、N.atomus Butcher、N.maculata Butcher、N.gaditaa Lubian、微绿球藻、新绿藻、卵形菱形藻、雪藻、三角褐指藻、颗石藻、定鞭藻门、土栖藻纲、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、二形栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、螺旋藻属、聚球藻属、周氏扁藻、周氏扁藻、马库扁藻、司西扁藻、布朗葡萄藻、布朗葡萄藻株、莱氏衣藻、小球藻,柱胞鱼腥藻、莱哈衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、纤细裸藻、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、聚球藻属、马库扁藻和其中任何组合。
273.根据权利要求259所述的设备,其中所述COx气体是来自燃烧源。
274.一种螯合来于燃烧源的COx和/或NOx气体的设备,其中一个或多个单元界定为制造工厂或工艺流程,其包含:
一个或多个产生所述COx和/或NOx气体的单元,其在一个或多个洗涤所述COx和/或NOx气体单元的上游,其中
所述洗涤单元具有水源,其中
所述水源包含金属盐和分散剂,并且其中
所述洗涤单元产生水相和包含CO3、NO2和NO3中至少一种的最终金属盐。
275.根据权利要求274所述的设备,其进一步包含至少一个单元,其将所述分散剂和/或所述金属盐添加到所述洗涤器中的所述水中和/或进入所述洗涤器之前的水中。
276.根据权利要求274所述的设备,其进一步在所述洗涤器的上游包含至少一个催化单元,其中
所述催化单元包含铂或铂钌。
277.根据权利要求274所述的设备,其进一步在所述洗涤单元的下游包含至少一个温室和/或ABR单元,其中
所述最终金属盐与酸反应,将至少一部分所述CO3转化成CO2气体,并且其中
至少一部分所述CO2气体转化成O2和植物生命。
278.根据权利要求277所述的设备,其中所述酸包含硫酸。
279.根据权利要求277所述的设备,其中所述植物生命包含藻类。
280.根据权利要求277所述的设备,其中所述温室和/或ABR中的水相包含耗硫细菌。
281.根据权利要求277所述的设备,其中所述温室和/或ABR中的水相包含至少一种选自由以下组成的群组的藻类:柱胞鱼腥藻、蝎尾卷枝藻、布朗葡萄藻、牟氏角毛藻、莫氏衣藻、莱氏衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、杂色小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、杜氏蓝藻、纤细裸藻、球等鞭金藻、球等鞭金藻微藻、小球藻属、微拟球藻、微拟球藻微绿球藻-微绿球藻、N.atomus Butcher、N.maculata Butcher、N.gaditaa Lubian、微绿球藻、新绿藻、卵形菱形藻、雪藻、三角褐指藻、颗石藻、定鞭藻门、土栖藻纲、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、二形栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、螺旋藻属、聚球藻属、周氏扁藻、周氏扁藻、马库扁藻、司西扁藻、布朗葡萄藻、布朗葡萄藻株、莱氏衣藻、小球藻、柱胞鱼腥藻、莱哈衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、纤细裸藻、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、聚球藻属、马库扁藻和其中任何组合。
282.根据权利要求277所述的设备,其进一步在所述温室和/或ABR的下游包含至少一个兼性生物反应单元,其中
来自所述温室的水相流动,并且其中
进行反硝化,将水性NO2和NO3中的至少一种转化成N2
283.根据权利要求282所述的设备,其中一个单元将以下至少一种添加到所述水相中:假单胞菌属、芽孢杆菌属和无色杆菌属、硫杆菌属兼性菌株和脱氮硫杆菌。
284.根据权利要求282所述的设备,其进一步包含将碳源添加到所述兼性生物反应单元中,以致所述反硝化反应器中水相的COD∶N比是约6∶1到3∶1。
285.根据权利要求282所述的设备,其进一步包含将废水添加到所述兼性生物反应单元中,以致所述反硝化反应器中水相的COD∶N比是约6∶1到3∶1。
286.根据权利要求274所述的设备,其进一步在所述洗涤器的下游包含至少一个盐反应单元,其中
额外量的金属盐与来自所述洗涤器的水相反应,形成最终金属盐。
287.根据权利要求274或286所述的设备,其进一步包含至少一个使所述水相从所述最终金属盐中分离的单元。
288.根据权利要求287所述的设备,其进一步在所述分离器的下游包含至少一个兼性生物反应单元,其中
来自所述分离器的水相流动,并且其中
进行反硝化,将水性NO2和NO3中的至少一种转化成N2
289.根据权利要求288所述的设备,其中一个单元将以下至少一种添加到所述水相中:假单胞菌属、芽孢杆菌属和无色杆菌属、硫杆菌属兼性菌株和脱氮硫杆菌。
290.根据权利要求288所述的设备,其进一步包含将碳源添加到所述兼性生物反应单元中,以致所述反硝化反应器中水相的COD∶N比是约6∶1到3∶1。
291.根据权利要求288所述的设备,其进一步包含将废水添加到所述兼性生物反应单元中,以致所述反硝化反应器中水相的COD∶N比是约6∶1到3∶1。
292.根据权利要求288所述的设备,其进一步在所述分离单元的下游包含至少一个温室和/或ABR单元,其中
所述最终金属盐与酸反应,将至少一部分所述CO3转化成CO2气体,并且其中
至少一部分所述CO2气体转化成O2和植物生命。
293.根据权利要求292所述的设备,其中所述酸包含硫酸。
294.根据权利要求292所述的设备,其中所述植物生命包含藻类。
295.根据权利要求292所述的设备,其中所述温室和/或ABR中的水相包含耗硫细菌。
296.根据权利要求292所述的设备,其中所述温室和/或ABR中的水相包含至少一种选自由以下组成的群组的藻类:柱胞鱼腥藻、蝎尾卷枝藻、布朗葡萄藻、牟氏角毛藻、莫氏衣藻、莱氏衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、杂色小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、杜氏蓝藻、纤细裸藻、球等鞭金藻、球等鞭金藻微藻、小球藻属、微拟球藻、微拟球藻微绿球藻-微绿球藻、N.atomus Butcher、N.maculata Butcher、N.gaditaa Lubian、微绿球藻、新绿藻、卵形菱形藻、雪藻、三角褐指藻、颗石藻、定鞭藻门、土栖藻纲、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、二形栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、螺旋藻属、聚球藻属、周氏扁藻、周氏扁藻、马库扁藻、司西扁藻、布朗葡萄藻、布朗葡萄藻株、莱氏衣藻、小球藻、柱胞鱼腥藻、莱哈衣藻、蛋白核小球藻、小球藻、双眼杜氏藻、杜氏盐藻、纤细裸藻、紫球藻、小三毛金藻、二形栅藻、斜生栅藻、四尾栅藻、水绵属、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、聚球藻属、马库扁藻和其中任何组合。
297.根据权利要求292所述的设备,其进一步在所述温室和/或ABR的下游包含至少一个兼性生物反应单元,其中
来自所述温室的水相流动,并且其中
进行反硝化,将水性NO2和NO3中至少一种转化成N2
298.根据权利要求297所述的设备,其中一个单元将以下至少一种添加到所述水相中:假单胞菌属、芽孢杆菌属和无色杆菌属、硫杆菌属兼性菌株和脱氮硫杆菌。
299.根据权利要求297所述的设备,其进一步包含将碳源添加到所述兼性生物反应单元中,以致所述反硝化反应器中水相的COD∶N比是约6∶1到3∶1。
300.根据权利要求297所述的设备,其进一步包含将废水添加到所述兼性生物反应单元中,以致所述反硝化反应器中水相的COD∶N比是约6∶1到3∶1。
301.根据权利要求259或274所述的设备,其中所述金属盐包含IA族或IIA族金属盐。
302.根据权利要求259或274所述的设备,其进一步包含一个将所述水相储存到以下至少一种中的单元:
海洋,
碱性水,和
地下。
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