專利名稱：一種廢氣中二氧化碳去除設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于環境保護技術領域，尤其是涉及一種廢氣中二氧化碳去除設備。
背景技術：
眾所周知，大氣溫室效應是人類目前所面臨的最大的環境問題，由溫室效應所帶 來的氣候異常、海平面升高、土地沙漠化等問題正威脅著人類的生存和發展。在產生溫室效應的六種主要氣體中忙02、CH4、N2O、HFCs、PFCs、SF6)，CO2對溫室效應 的作用最大，約占到左右。可以看出，控制CO2排放是控制溫室效應的關鍵。在這種情 況下，《聯合國氣候變化框架公約》、《京都協議書》先后頒布，系統的討論了低碳經濟所涉及 的內容。2008年7月，G8峰會上八國表示將尋求與《聯合國氣候變化框架公約》的其他簽 約方一道共同達成到2050年把全球溫室氣體排放減少50%的長期目標。作為發展中國家 的代表，中國在2009年哥本哈根氣候大會提出，到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放 比2005年下降40% -45%。因此，研究和掌握CO2去除和回收技術具有十分重要的意義。控制大氣中0)2含量主要有兩種措施，一種措施是控制(X)2的產生調整能源布局， 提高總體能源效率，提高清潔能源所占總體能源消耗的比例，降低化石燃料消耗量。另一種 措施是在能源布局和結構很難發生根本變化的情況下，對人類工業活動所排出的(X)2進行 分離回收，這種措施目前被大多數國家尤其發展中國家所普遍采用。目前，主要的(X)2進行回收固定技術主要有物理固定CO2技術、化學固定(X)2技術 和生物固定二氧化碳技術。其中由于生物固定CO2技術式地球上最主要的固碳方式，同時也 符合自然界循環的規律。其原理為生物體體內的葉綠素在光源的作用下可以與氣體中(X)2 發生光和作用，把CO2轉化為糖類和氧氣。但由于生物對廢氣中CO2濃度及廢氣中有毒氣體 的適應性較差，往往對于含有高濃度(X)2的廢氣處理效果不佳，因此沒有大規模應用在工業 廢氣脫碳治理中。本發明就是圍繞著克服生物固碳這個缺點來展開的，意在擴大生物固碳 技術的在工業廢氣治理領域的應用范圍。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種廢氣中二 氧化碳去除設備，其設計新穎合理，適用性強，使用壽命長，二氧化碳去除效率高，工業化應 用潛力好，有效地解決了現有生物固碳技術中二氧化碳去除效率低、生物適應性差的問題。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種廢氣中二氧化碳去除設備， 其特征在于包括藻類培養水箱和與藻類培養水箱相連通的凈化反應容器，所述凈化反應 容器的底部設置有進氣管、進水管和排泥管，所述凈化反應容器的頂部設置有出氣管和出 水管，所述凈化反應容器內從內到外依次設置有布水器、中空纖維膜組件、折流板和光源； 所述進氣管與中空纖維膜組件的底部相連通且在所述進氣管上安裝有進氣泵、氣體流量 計、進氣壓力表和進氣閥門；所述出氣管與中空纖維膜組件的頂部相連通且在所述出氣管 上安裝有出氣壓力表和出氣閥門；所述布水器通過進水管與藻類培養水箱底部相連通且在所述進水管上安裝有進水泵、液體流量計和進水閥門；所述藻類培養水箱通過出水管與 凈化反應容器的頂部相連通；所述排泥管上安裝有排泥泵和排泥閥門；所述光源與電源相接。上述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述折流板為兩塊，且兩塊折 流板對稱設置在凈化反應容器內。上述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述中空纖維膜組件由多根 疏水性聚丙烯中空纖維膜構成。上述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述疏水性聚丙烯中空纖維 膜的膜表面孔徑為0. 1 μ m-o. 2 μ m。上述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述光源的光譜為 400nm-700nm。上述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述光源通過電源配線與電 源相接。本發明與現有技術相比具有以下優點1、設計新穎合理，適用性強本發明把膜分離技術和藻類光合作用相結合，利用藻 類的光和作用去除廢氣中的二氧化碳，設備工作時，廢氣在具有疏水性和微孔性的中空纖 維膜的管腔內流動，含有藻類的二氧化碳固定液在中空纖維膜管外流動，在膜兩側二氧化 碳濃度差和壓力差的推動下，廢氣中二氧化碳透過膜進入到固定液中，在光源的作用下參 與光和作用，進而去除廢氣中的二氧化碳。整個處理過程中，廢氣不直接與藻類固定液接 觸，降低了廢氣中二氧化碳含量、廢氣毒性等因素對藻類的活性的影響，使整套二氧化碳去 除設備具有更好的適用性，可廣泛的應用到二氧化碳含量較高的工業廢氣處理中。2、使用壽命長本發明所設計的二氧化碳去除設備運行過程中，藻類固定液在裝 置中在折流板和布水器的作用下，在裝置內構成內循環流態化狀態，固定液可以不斷沖刷 中空纖維膜組件表面，可減少膜污染的程度，增長膜組件的使用壽命，進而增長了該設備的 使用壽命。3、二氧化碳去除效率高本發明所設計的二氧化碳去除設備運行過程中，廢氣中 的二氧化碳是以無泡的形式滲透過膜進入到固定液中，整個二氧化碳固定過程不產生肉眼 可見氣泡，增加了二氧化碳與固定液中藻類的接觸面積，避免了現有二氧化碳生物固定工 藝中氣泡產生所導致的二氧化碳固定化率不高的缺點。4、工業化應用潛力好本發明利用藻類的光和作用固定廢氣中的二氧化碳，在光 能的作用下，藻類體內的葉綠素把廢氣中的二氧化碳轉化為藻類體內的糖類等有機質。藻 類具有繁殖快、光合速率高、環境適應性強、可調控性強等特點，經過培養和馴化，可增強其 對二氧化碳的耐受程度。同時固定二氧化碳后所繁殖的大量藻類有很高的利用價值，因此 具有很好的工業化應用潛力。綜上所述，本發明設計新穎合理，適用性強，使用壽命長，二氧化碳去除效率高，工 業化應用潛力好，有效地解決了現有生物固碳技術中二氧化碳去除效率低、生物適應性差 的問題，使用效果好，便于推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本發明的結構示意圖。附圖標記說明I"藻類培養水箱；2-凈化反應容器；3-進氣管；
4-進水管；5-排泥管；6-出氣管；
7-出水管；8-布水器；9-中空纖維膜組件
10-折流板；11-光源；12-進氣泵；
13-氣體流量計；14-進氣壓力表；15-進氣閥門；
16-出氣壓力表；17-出氣閥門；18-進水泵；
19-液體流量計；20-進水閥門；21-排泥泵；
22-排泥閥門；23-電源；24-電源配線。
具體實施例方式如圖1所示，本發明包括藻類培養水箱1和與藻類培養水箱1相連通的凈化反應 容器2，所述凈化反應容器2的底部設置有進氣管3、進水管4和排泥管5，所述凈化反應容 器2的頂部設置有出氣管6和出水管7，所述凈化反應容器2內從內到外依次設置有布水 器8、中空纖維膜組件9、折流板10和光源11 ；所述進氣管3與中空纖維膜組件9的底部相 連通且在所述進氣管3上安裝有進氣泵12、氣體流量計13、進氣壓力表14和進氣閥門15 ； 所述出氣管6與中空纖維膜組件9的頂部相連通且在所述出氣管6上安裝有出氣壓力表16 和出氣閥門17 ；所述布水器8通過進水管4與藻類培養水箱1底部相連通且在所述進水管 4上安裝有進水泵18、液體流量計19和進水閥門20 ；所述藻類培養水箱1通過出水管7與 凈化反應容器2的頂部相連通；所述排泥管15上安裝有排泥泵21和排泥閥門22 ；所述光 源11與電源23相接。如圖1所示，本實施例中，所述折流板10為兩塊，且兩塊折流板10對稱設置在凈 化反應容器2內。所述中空纖維膜組件9由多根疏水性聚丙烯中空纖維膜構成。所述疏水 性聚丙烯中空纖維膜的膜表面孔徑為0. 1 μ m-0. 2 μ m。所述光源11的光譜為400nm-700nm。 所述光源11通過電源配線M與電源23相接。本發明的工作原理及工作過程是首先，開啟光源11，開啟進水閥門20，進水泵18 開啟，含有藻類的二氧化碳固定液通過進水管4、液體流量計19和布水器8進入到凈化反 應容器2中，在布水器8和折流板10的作用下，含有藻類的二氧化碳固定液在凈化反應容 器2內構成內循環流態，含有藻類的二氧化碳固定液充滿凈化反應容器2后，經出水管7流 出凈化反應容器2并流入藻類培養水箱1 ；接著，開啟進氣閥門15，進氣泵12開啟，廢氣通 過進氣管3、氣體流量計13進入到中空纖維膜組件9并通過中空纖維膜組件9后進入到出 氣管6，然后排出凈化反應容器2 ；在這個過程中，廢氣在具有疏水性和微孔性的中空纖維 膜組件9的管腔內流動，含有藻類的二氧化碳固定液在中空纖維膜組件9外流動，在中空纖 維膜組件9兩側二氧化碳濃度差和壓力差的推動下，廢氣中二氧化碳透過中空纖維膜組件 9進入到固定液中，在光源11的作用下參與光和作用，轉化為藻類體內的糖類和氧氣，進而 去除廢氣中的二氧化碳。在整個操作過程中，進氣壓力要小于中空纖維膜組件9的泡點，進 氣溫度要小于70°C。本發明在運行時，含有二氧化碳的廢氣不直接與含有藻類的二氧化碳
5固定液相接觸，運行過程中不產生可見氣泡，解決了現有生物固碳技術中二氧化碳去除效 率低、生物適應性差等問題。本發明所述的廢氣中二氧化碳去除設備運行一段時間，需要排出沉積在凈化反應 容器2底部的污泥。操作時，首先開啟進水閥門20，進水泵18開啟，清水通過進水管4、液 體流量計19和布水器8進入到凈化反應容器2中，在布水器8和折流板10的作用下，清水 在凈化反應容器2內構成內循環流態，清水充滿凈化反應容器2后，開啟排泥閥門22，排泥 泵21開啟，凈化反應容器2底部的污泥通過排泥管5排出。綜上所述，本發明具有更好的適用性，可廣泛地應用到二氧化碳含量較高的工業 廢氣處理中，同時，固定二氧化碳后所繁殖的大量藻類有很高的利用價值，因此具有很好的 工業化應用潛力。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明 技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技 術方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于包括藻類培養水箱(1)和與藻類培養 水箱(1)相連通的凈化反應容器O)，所述凈化反應容器O)的底部設置有進氣管(3)、進 水管(4)和排泥管(5)，所述凈化反應容器O)的頂部設置有出氣管(6)和出水管(7)，所 述凈化反應容器O)內從內到外依次設置有布水器(8)、中空纖維膜組件(9)、折流板(10) 和光源(11)；所述進氣管C3)與中空纖維膜組件(9)的底部相連通且在所述進氣管(3)上 安裝有進氣泵(12)、氣體流量計(13)、進氣壓力表(14)和進氣閥門(1 ；所述出氣管(6) 與中空纖維膜組件(9)的頂部相連通且在所述出氣管(6)上安裝有出氣壓力表(16)和出 氣閥門(17)；所述布水器(8)通過進水管(4)與藻類培養水箱(1)底部相連通且在所述進 水管⑷上安裝有進水泵(18)、液體流量計(19)和進水閥門00)；所述藻類培養水箱⑴ 通過出水管(7)與凈化反應容器(2)的頂部相連通；所述排泥管(15)上安裝有排泥泵 和排泥閥門02)；所述光源(11)與電源03)相接。
2.按照權利要求1所述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述折流板(10)為兩塊，且兩塊折流板對稱設置在凈化反應容器O)內。
3.按照權利要求1所述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述中空纖維 膜組件(9)由多根疏水性聚丙烯中空纖維膜構成。
4.按照權利要求3所述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述疏水性聚 丙烯中空纖維膜的膜表面孔徑為0. 1 μ m-0. 2 μ m。
5.按照權利要求1所述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述光源(11) 的光譜為400nm-700nm。
6.按照權利要求1或5所述的一種廢氣中二氧化碳去除設備，其特征在于所述光源(11)通過電源配線(24)與電源(23)相接。
全文摘要
本發明公開了一種廢氣中二氧化碳去除設備，包括藻類培養水箱和凈化反應容器，凈化反應容器的底部設有進氣管、進水管和排泥管，頂部設有出氣管和出水管，內部從內到外依次設有布水器、中空纖維膜組件、折流板和光源；進氣管與中空纖維膜組件相連通且在進氣管上設有進氣泵、氣體流量計、進氣壓力表和進氣閥門；出氣管與中空纖維膜組件相連通且在出氣管上設有出氣壓力表和出氣閥門；布水器通過進水管與藻類培養水箱相連通且在進水管上設有進水泵、液體流量計和進水閥門；藻類培養水箱通過出水管與凈化反應容器相連通；排泥管上設有排泥泵和排泥閥門；光源與電源相接。本發明設計合理，適用性強，使用壽命長，二氧化碳去除效率高，工業化應用潛力好。
文檔編號B01D53/62GK102125799SQ201110024508
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月23日 優先權日2011年1月23日
發明者弓丹, 弓臣, 李正, 金大瑞 申請人:西安科技大學