專利名稱：一種二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物環(huán)保及生物能源工程領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化碳減排測 試和生物柴油制備裝置及方法。
背景技術(shù)：
微藻富含蛋白質(zhì)、多糖、不飽和脂肪酸等營養(yǎng)成分(如螺旋藻)，可用于
食品、醫(yī)藥等行業(yè)；微藻含有P-胡蘿卜素、蝦靑素等多種色素(如杜氏藻)， 可用于化妝品、生物工程；有些微藻可以作為動物的飼料(如魚腥藻)，甚至 是水產(chǎn)養(yǎng)殖的辨料；有些微藻中可以提取13(3、 "N等示蹤跡，輔助現(xiàn)代醫(yī)療及 科研實驗；有些微藻還可提取抗生素和毒素，具有極高的藥用價值。微藻已成 為了肥料、動物飼料、保健品、食品、醫(yī)藥甚至化工行業(yè)的原料，具有巨大的 市場開發(fā)潛力。
微藻能源也是近年來世界范圍內(nèi)的研究熱點，微藻生物質(zhì)能的主體思路就 是通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能，然后將生物能進一步轉(zhuǎn)化為現(xiàn)有可使 用的常規(guī)能源，例如目前廣泛應(yīng)用的微藻生物柴油、生物燃氣(CHO等。在 這一過程中，微藻扮演著能量轉(zhuǎn)化者的作用。能量的輸入源為陽光和二氧化碳，
其中陽光提供的太陽能可以認為是取之不盡用之不竭的；二氧化碳則是很多工
廠排放廢氣的主要成分，如果能夠加以利用，不但沒有成本，相反還能夠解決 相關(guān)企業(yè)的二氧化碳的減排問題。能量的輸出主要是生物柴油及燃氣，按照目 前的技術(shù)水平，生物柴油的各方面性質(zhì)已經(jīng)4艮接近普通柴油，而且這種新能源 的出現(xiàn)完全不需要人類去改變自己習(xí)慣的能源消費方式，是最有希望的石油替 代能源之一。
但微藻作為最古老的一種海洋原始生物，對不同氣體環(huán)境的適應(yīng)性不同。每一個工廠排放出廢氣的化學(xué)組成與性質(zhì)可能不同，現(xiàn)有技術(shù)中，針對不同企 業(yè)的排放氣體的具體情況做出相應(yīng)的二氧化碳減排方案，通常釆用運輸工廠產(chǎn) 生的廢氣氣體至實驗室，確定該企業(yè)排放的廢氣適合哪一種微藻的生長，繼而 進一步確定利用微藻對企業(yè)廢氣減排的方案。在確定出企業(yè)廢氣減排方案后， 也需要將工廠廢氣運輸至專門的微藻養(yǎng)殖裝置或者微藻養(yǎng)殖池所在地完成進 行微藻的養(yǎng)殖和制備生物柴油等能源的過程。
采用上述方式進行企業(yè)廢氣中二氧化碳減排測試和生物能源的制備過程，
不僅需要耗費大量的時間及物力來運輸氣體，并且檢測和制備過程比較麻煩， 祐盒坊/f《
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了 一種新型的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置 及方法。
本發(fā)明實施例提供的一種二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置，包括 車體，以及車體內(nèi)部的供應(yīng)室、微藻生物光合反應(yīng)室和微藻生物能源提取室；
所述供應(yīng)室，用于向微藻生物光合反應(yīng)室提供微藻生長所需的水、以及包 含廢氣的混合氣體；
所述微藻生物光合反應(yīng)室，布置有若干光學(xué)反應(yīng)器，用于使用所述供應(yīng)室 提供的水、所述混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗；
所述微藻生物能源提取室，布置有微藻生長過程測試設(shè)備和提取微藻生物 柴油的相關(guān)設(shè)備，用于對微藻生物光合反應(yīng)室各光學(xué)反應(yīng)器中微藻的生長質(zhì)量 的相關(guān)參數(shù)進行檢測，以確定適宜吸收所述廢氣的微藻；以及利用測試過程中 成熟的微藻提取微藻生物柴油。
所述供應(yīng)室、；微藻生物光合反應(yīng)室和^f鼓藻生物能源提取室在所述車體內(nèi)4姿 照從車頭到車尾的順序依次排列。
所述供應(yīng)室，具體包括水箱、氣泵、混氣罐、人工氣候箱和超凈工作臺，其中
所述水箱，帶有進水管和出水管，所述水箱的出水管通過閥門與所述樣吏藻 生物光合反應(yīng)室中的光學(xué)反應(yīng)器相連，并通過闊門向孩i藻生物光合反應(yīng)室的各 光學(xué)反應(yīng)器供水；
所述氣泵，用于對外界輸入的廢氣和空氣分別進行增壓，并輸入混氣罐；
所述混氣罐，用于將所述廢氣和空氣按比例進行混合，并通過供氣管將所 述混合氣體輸入至所述微藻生物光合反應(yīng)室；
人工氣候箱，用于將微藻藻種置于固體培養(yǎng)基或液體培養(yǎng)基中進行擴培， 培養(yǎng)出所述光合反應(yīng)室中光學(xué)反應(yīng)器容量所需的^效藻藻種；
超凈工作臺，用于為微藻的擴培操作提供無菌操作環(huán)境。
所述供應(yīng)室，還包括電氣控制拒和廢水出水管；
電氣控制拒包括外接電源的輸入接口及開關(guān)，用于為二氧化碳減排測試和 生物柴油制備裝置提供所需的電氣供應(yīng)及控制；
廢水出水管，帶有閥門，連接微藻生物光合反應(yīng)室的出水管，排出收集的 廢水。
所述微藻生物能源提取室所在車體的頂部安裝有太陽能電池板，所述電池 板與電氣控制拒的電氣輸入接口相連。
所述微藻生物光合反應(yīng)室中的光學(xué)反應(yīng)器為氣升式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器和 管式反應(yīng)器之一或任意組合。
所述微藻生物光合反應(yīng)室中的光學(xué)反應(yīng)器底部固定于平板上，所述平板下 部帶有滑輪和鎖扣；所述微藻生物光合反應(yīng)室所在車體底部安裝有滑道板；所 述光學(xué)反應(yīng)器通過所述滑輪在所述滑道板上滑動，以便置換不同類型光學(xué)反應(yīng) 器時移出或移入所述微藻生物光合反應(yīng)室；或者通過所述平板上的鎖扣，固定 在所述滑道板上。
所述光學(xué)反應(yīng)器所在位置的車體的側(cè)壁為活動式側(cè)壁，所述活動式側(cè)壁沿 側(cè)壁和車體底部連線為軸線旋轉(zhuǎn)打開或者關(guān)閉。所述活動式側(cè)壁沿軸線旋轉(zhuǎn)水平打開，提供光學(xué)反應(yīng)器和平板移出或移入 所述微藻生物光合反應(yīng)室的通道。
所述微藻生物光合反應(yīng)室，還包括與所述光學(xué)反應(yīng)器相連的進水管、出 水管和供氣管，以及管路支撐系統(tǒng)；
所述進水管一端與供應(yīng)室的水箱的出水管相連，另 一端分別與各光學(xué)反應(yīng) 器的進水口相連；
所述出水管分別與各光學(xué)反應(yīng)器的出水口相連，由閥門控制，輸送各光學(xué) 反應(yīng)器中的廢水至供應(yīng)室中廢水出水管排出；
所述混氣罐通過所述供氣管，以及與所述供氣管相連的輸氣管和曝氣頭將 所述混合氣體輸入至光學(xué)反應(yīng)器中；
所述管路支撐系統(tǒng)，用于支撐固定各光學(xué)反應(yīng)器以及進水管、出水管和供 氣管。
所述微藻生物光合反應(yīng)室，還包括
通風(fēng)設(shè)備，用于使微藻生物光合反應(yīng)室內(nèi)空氣流通，降低車體內(nèi)一氧化碳、 二氧化碳氣體濃度；
危險報警系統(tǒng)，用于檢測所述微藻生物光合反應(yīng)室內(nèi)一氧化碳、二氧化碳 或其他危險氣體的濃度，并當(dāng)一氧化碳、二氧化碳或其他危險氣體超標(biāo)時進行 報警。
所述微藻生物能源提取室中提取微藻生物能源的相關(guān)設(shè)備包括微藻收集 器、過濾器、干燥器、萃取釜、蒸餾釜、酯交換釜、酯蒸餾釜和酯交換分離器；
所述微藻收集器依次與過濾器以及干燥器相連，用于從光學(xué)反應(yīng)器中泵入 成熟的微藻并進行收集；
過濾器和干燥器分別用于將收集的微藻進行過濾和干燥，得到干燥的藻
粉；
萃取釜、蒸餾釜、酯交換釜、酯蒸餾釜和酯交換分離器分別用于對干燥的 藻粉完成萃取、蒸餾和酯化反應(yīng)，得到微藻生物柴油。本發(fā)明實施例還提供了 一種二氧化碳減排測試和生物柴油制備方法，包
括
車體內(nèi)的供應(yīng)室向所述車體內(nèi)的微藻生物光合反應(yīng)室提供微藻生長所需
的水、以及包含廢氣的混合氣體；
微藻生物光合反應(yīng)室中的若干光學(xué)反應(yīng)器使用所述供應(yīng)室提供的水、所述 混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗；
所述車體內(nèi)的微藻生物能源提取室對微藻生物光合反應(yīng)室各光學(xué)反應(yīng)器 中微藻的生長質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)進行檢測，以確定適宜吸收所述廢氣的微藻；以 及利用測試過程中成熟的微藻提取微藻生物柴油。
供應(yīng)室向所述車體內(nèi)的微藻生物光合反應(yīng)室提供微藻生長所需的水、以及 包含廢氣的混合氣體，包括
所述供應(yīng)室通過水箱的出水管和閥門與所述微藻生物光合反應(yīng)室中的各 光學(xué)反應(yīng)器相連，并通過所述闊門向微藻生物光合反應(yīng)室的各光學(xué)反應(yīng)器供 水；
所述供應(yīng)室通過氣泵對外界輸入的廢氣和空氣分別進行增壓，將所述廢氣 和空氣按比例進行混合，并通過供氣管將所述混合氣體輸入至所述微藻生物光 合反應(yīng)室。
微藻生物光合反應(yīng)室中的若干光學(xué)反應(yīng)器使用所述供應(yīng)室提供的水、所述 混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗，包括
微藻生物光合反應(yīng)室中的光學(xué)反應(yīng)器通過進水管與供應(yīng)室的水箱的出水 管相連，接收所述供應(yīng)室的水箱提供的水；
所述光學(xué)反應(yīng)器通過供氣管、以及與所述供氣管相連的輸氣管和曝氣頭接 收所述供應(yīng)室中混氣罐中輸出的混合氣體；
所述光學(xué)反應(yīng)器使用所述供應(yīng)室的水箱提供的水、所述供應(yīng)室中混氣罐中
輸出的混合氣體以及放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗。
所述車體內(nèi)的微藻生物能源提取室利用測試過程中成熟的微藻提取微藻生物柴油，包括
微藻生物能源提取室中的微藻收集器從所述光學(xué)反應(yīng)器中泵入成熟的微 藻并進行收集；
微藻生物能源提取室中過濾器和干燥器依次對收集的微藻進行過濾和干 燥，得到干燥的藻粉；
微藻生物能源提取室中萃取釜、蒸餾釜、酯交換釜、酯蒸餾釜和酯交換分 離器依次對干燥的藻粉完成萃取、蒸餾和酯化反應(yīng)，得到微藻生物柴油。
本發(fā)明實施例的有益效果包括
本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置及方法，由于 整體釆用了車載的方式，具有靈活的流動性，可以將測試平臺很方便地移動至 需要減排廢氣產(chǎn)生的現(xiàn)場(例如產(chǎn)生廢氣的工廠)進行測試，及時地可靠地確 定適合吸收該種廢氣的微藻，并且，還能夠利用在測試過程中生長成熟的微藻， 制備出微藻生物柴油，通過制備出的微藻生物柴油的產(chǎn)量，為后續(xù)利用廢氣進 行微藻培養(yǎng)的規(guī)模、以及對應(yīng)的微藻生物柴油的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益分析等提供了 有利的條件。本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置及方 法與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其使用的環(huán)境和范圍更為靈活和廣泛，克服了現(xiàn)有二氧 化碳減排測試實驗室由于無法流動帶來的各種弊端，提高了測試效率，并且節(jié) 省了運輸氣體所需的人力和物力。采用本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試 和生物柴油制備裝置及方法，可以達到利用微藻減少工廠廢氣中二氧化碳溫室 氣體的排放以及制備微藻生物能源的目的，在目前全球日趨變暖的情況下，具 有良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。


圖1A為本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)視圖1B為本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置外觀示意圖2為本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置中滑道 板結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置中柱狀 氣升式反應(yīng)器及安裝在其底部平板的示意圖4為本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置中柱狀 氣升式反應(yīng)器通過平板固定在光合反應(yīng)室上的滑道板上的示意圖5為本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備方法的流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，用具體實施例對本發(fā)明提供的一種二氧化碳減排測試和生 物柴油制備裝置及方法進行詳細的說明。
圖1A是本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)視圖。圖1B是該二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置外觀示意圖。
如圖1A和圖1B所示，本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴 油制備裝置，具體包括車體、以及車體內(nèi)按照從車頭到車尾的順序依次劃分 的供應(yīng)室101、微藻生物光合反應(yīng)室102和微藻生物能源提取室103。其中， 在供應(yīng)室101與微藻生物光合反應(yīng)室102之間，微藻生物光合反應(yīng)室102和工 作室103之間分別有隔斷，且隔斷中開有進出的門。
如圖1A和圖1B所示的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置中，車體 可以由普通集裝箱改制而成。
車體上開有兩個門， 一個在微藻生物能源提取室103所在車體的側(cè)壁上， 用于往二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置上搬運及安裝提取微藻生物柴 油相關(guān)的設(shè)備時使用，而另一個在供應(yīng)室所在車體的側(cè)壁上，用于往二氧化碳 減排測試和生物柴油制備裝置上搬運例如氣瓶、水箱、氣泵等時使用。車體的前端是供應(yīng)室101，供應(yīng)室101向微藻生物光合反應(yīng)室102提供微 藻生長所需的水，以及廢氣與空氣的混合氣體。具體來說，供應(yīng)室101包括水 箱、氣泵、混氣罐以及相關(guān)管路和閥門、光培養(yǎng)箱、人工氣候箱和超凈工作臺 等；其中
水箱為微藻生物光合反應(yīng)室102中微藻生長提供必不可少的水源。水箱連 接有進水管(帶有閥門)和出水管(帶有閥門)，水箱的出水管通過閥門與微 藻生物光合反應(yīng)室中的光學(xué)反應(yīng)器相連，由于水箱內(nèi)的水位高于光學(xué)反應(yīng)器中 的水位，可以利用兩者的水位差通過閥門控制，向微藻生物光合反應(yīng)室中各個 光學(xué)反應(yīng)器供水。
供應(yīng)室101中設(shè)置有兩個氣泵， 一個用于對外界通入的包含二氧化碳的工 廠廢氣增壓，另一個用于對外界輸入的空氣增壓，并且將兩路氣體輸入混氣罐 中進行一定比例的混合。
一般來說，為了適應(yīng)微藻生長的需要，兩路氣體在混氣罐中混合后，二氧 化碳含量(質(zhì)量)占整體比例應(yīng)在0.5%~3%范圍內(nèi)，具體的比例可能因為不同 的藻種而變化。為了控制的混氣罐中二氧化碳的含量和密度，在氣泵的進氣端 還設(shè)有氣體質(zhì)量檢測器，該氣體質(zhì)量檢測器可以檢測和控制從外界通入的氣體 的質(zhì)量。
供應(yīng)室101中還放置有空調(diào)，電氣控制拒和廢水出水管等；其中 空調(diào)用來調(diào)節(jié)供應(yīng)室的室溫。
電氣控制拒包括外接電源的輸入接口和開關(guān)，為整個二氧化碳減排測試和 生物柴油制備裝置中各用電器件提供所需的電氣供應(yīng)及控制，例如空調(diào)的供 電、氣泵的供電、水箱的供電、照明系統(tǒng)供電和超凈臺供電等等。
廢水出水管，帶有閥門，連接微藻生物光合反應(yīng)室中的下水管，排出收集 的廢水。
人工氣候箱，用于將微藻藻種置于固體培養(yǎng)基或液體培養(yǎng)基中進行擴培， 實現(xiàn)藻種數(shù)量的逐級放大。實施時，可以預(yù)先根據(jù)微藻生物光合反應(yīng)室中反應(yīng)器總?cè)莘e，確定放大級數(shù)。在人工氣候箱中擴培出適合反應(yīng)器容量所需的微藻
藻種；
超凈工作臺，用于為微藻的擴培操作提供無菌操作環(huán)境。 在本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置中，在微藻 生物能源提取室所在車體的頂部還可以安裝太陽能電池板，利用太陽能產(chǎn)生電 能，作為二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置中所需的電能的補充，太陽能
電池板與電氣控制拒的電氣輸入接口連接。
與供應(yīng)室相隔的微藻生物光合反應(yīng)室102是整個二氧化碳減排測試和生物 柴油制備裝置的核心部分。
微藻生物光合反應(yīng)室102中布置有若干光學(xué)反應(yīng)器，本發(fā)明實施例提供的 二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置中，各光學(xué)反應(yīng)器之間采用串聯(lián)連接， 由于不同的微藻對于反應(yīng)器的適應(yīng)程度不一樣，為了更好地適應(yīng)不同微藻的生 長，本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置中，微藻生物 光合反應(yīng)室102中采用的光學(xué)反應(yīng)器的種類可以是多種，包括但不限于柱狀 氣升式反應(yīng)器、板式反應(yīng)器或者管式反應(yīng)器等等，且可以通過置換的方式，實 現(xiàn)針對不同種類微藻使用所其生長所適應(yīng)的光學(xué)反應(yīng)器。
為了實現(xiàn)不同類型光學(xué)反應(yīng)器的相互置換，本發(fā)明實施例提供的二氧化碳 減排測試和生物柴油制備裝置，將光學(xué)反應(yīng)器的底部固定在平板上，平板下部 帶有滑輪和鎖扣方便移動或者固定。
光學(xué)反應(yīng)器可以通過底部平板上的滑輪在微藻生物光合反應(yīng)室所在車體 底部安裝的滑道板上自由滑動，或者通過底部平板上的鎖扣固定在滑道板上。 在需要替換不同類型的光學(xué)反應(yīng)器的情況下，通過滑道板將需要置換的光學(xué)反 應(yīng)器及其固定的平板通過滑輪從滑道板上移出微藻生物光合反應(yīng)室，再將更換 后的光學(xué)反應(yīng)器及其固定的平板通過滑輪從滑道板上移入微藻生物光合反應(yīng) 室，并通過鎖扣固定。
圖2是安裝在光合反應(yīng)室102中供光學(xué)反 器和平板滑入和滑出的滑道板結(jié)構(gòu)示意圖，從圖2中可以看出，該滑道板上有若干與平板下滑輪對應(yīng)的滑道。 圖3所示的是柱狀氣升式反應(yīng)器及安裝在其底部平板的示意圖。 圖4所示的是柱狀氣升式反應(yīng)器通過平板固定在光合反應(yīng)室上的滑道板上
的示意圖。
同時，為了方便微藻生物光合反應(yīng)室102中光學(xué)反應(yīng)器的置換，車體中微 藻生物光合反應(yīng)室中光學(xué)反應(yīng)器所在位置的側(cè)壁采用活動式，活動式側(cè)壁沿側(cè) 壁和車體底部連線為軸線旋轉(zhuǎn)打開或者關(guān)閉?；顒邮絺?cè)壁沿軸線旋轉(zhuǎn)水平打
開，提供光學(xué)反應(yīng)器通過滑道板移出或移入微藻生物光合反應(yīng)室的通道，當(dāng)光 學(xué)反應(yīng)器所在位置的側(cè)壁打開后，直接從將需要替換的光學(xué)反應(yīng)器移出，再將 替換后的光學(xué)反應(yīng)器移入。
在微藻生物光合反應(yīng)室102中，還包括與光學(xué)反應(yīng)器相連的進水管、出水 管、供氣管，以及管路支撐系統(tǒng)，為微藻生長提供光照的照明系統(tǒng)(為了與工 作室中的照明系統(tǒng)相區(qū)別，下面簡稱-微藻生物光合反應(yīng)室中的照明系統(tǒng)為第一 照明系統(tǒng)，工作室中的照明系統(tǒng)為第二照明系統(tǒng))、遮光系統(tǒng)，反光板和地面 反光材料，下面分別對其進行說明。
進水管一端連著供應(yīng)室的水箱的出水管，另 一端與光學(xué)反應(yīng)器進水口相 連，并且也帶有閥門對進水量進行控制。如圖2所示，如果采用多個串聯(lián)的管 式反應(yīng)器，進水管與管式反應(yīng)器右下端的進水口相連。如果采用板式反應(yīng)器， 進水管與板式反應(yīng)器右上端的進水口相連。
供氣管與供應(yīng)室的混氣罐連通，混氣罐中的混合氣體通過供氣管、與供氣 管相連的輸氣管和曝氣頭輸入到光學(xué)反應(yīng)器中。如果采用管式反應(yīng)器或者采用 板式反應(yīng)器，供氣管、輸氣管和曝氣頭在管式反應(yīng)器或者板式反應(yīng)器的右下端 進氣口將氣體輸入至光學(xué)反應(yīng)器中。
光學(xué)反應(yīng)器的出水口還連接有出水管，出水管也由閥門控制，出水管用于 排出光學(xué)反應(yīng)器中產(chǎn)生的廢水，并集中匯集并通過供應(yīng)室的廢水出水管排出。 如果采用管式反應(yīng)器，出水管與管式反應(yīng)器左上端的出水口連接；如果釆用板式反應(yīng)器，出水管與板式反應(yīng)器左下端的出水口連接。
管路支撐系統(tǒng)，其作用是固定支撐光學(xué)反應(yīng)器和與各光學(xué)反應(yīng)器連接的進 水管、進氣管和出水管等管路。
第一照明系統(tǒng)是為了保證微藻的正常生長所需光照而設(shè)計，第一照明系統(tǒng) 安裝在微藻生物光合反應(yīng)室所在車體頂部的兩側(cè)，對微藻生物光合反應(yīng)室中的 光學(xué)反應(yīng)器呈一定角度照射。
同時，為了進一步增加微藻生物光合反應(yīng)室所需的光照，；微藻生物光合反 應(yīng)室所在的車體的側(cè)壁和頂部，還可以安裝透光玻璃。
反光板以及地面鋪設(shè)的反光材料，使得入射到微藻生物光合反應(yīng)室中的太 陽光經(jīng)由反光板和地面反光材料形成漫反射，更好地利用太陽光，有利于光學(xué) 反應(yīng)器中的微藻生長。
遮光系統(tǒng)，安裝在微藻生物光合反應(yīng)室所在車體的頂部，具體實施時可以 采用遮陽網(wǎng)，在光照過于強烈的時候，可以拉開用于遮擋光線，當(dāng)不需要遮擋 的時〗'美，可以巻起。
為了保證微藻生物光合反應(yīng)室102內(nèi)空氣流通，在樣i藻生物光合反應(yīng)室 102中還可以安裝通風(fēng)設(shè)備例如排氣扇等，通風(fēng)設(shè)備用于降低車體內(nèi)一氧化碳、 二氧化碳等有害氣體濃度。
進一步地，微藻光合反應(yīng)室102還可以設(shè)置危險報警系統(tǒng)，用于實時檢測 微藻生物光合反應(yīng)室內(nèi)一氧化碳、二氧化碳或其他危險氣體的濃度，并當(dāng)一氧 化碳、二氧化碳或其他危險氣體超標(biāo)時，進行報警。
微藻生物光合反應(yīng)室102內(nèi)還可以設(shè)置水箱、超凈臺等。冰箱用來儲藏多 個品種的藻種以供測試時使用，測試時，在各光學(xué)反應(yīng)器中放置不同品種的藻 種，通過各個品種在相同混合氣體下的微藻的生長情況，來確定具體哪一種微 藻適合該該種廢氣減排使用。
本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置中的微藻生 物能源提取室103是測試工作人員進行檢測工作場地以及制備生物能源例如生物柴油的操作間，工作室103中除了放置用于微藻生長質(zhì)量測試和測試結(jié)果顯 示的相關(guān)設(shè)備例如微藻生長過程測試設(shè)備、空氣質(zhì)量測試設(shè)備和測試結(jié)果顯示 設(shè)備等之外，還放置有微藻收集和生物柴油提取的相關(guān)設(shè)備。
具體來說，微藻生物能源提取室103中放置的設(shè)備包括但不限于工作臺， 第二照明系統(tǒng)，微藻生長過程測試設(shè)備、空氣質(zhì)量測試設(shè)備和測試結(jié)果顯示設(shè) 備，以及微藻收集器、過濾器、干燥器、萃取釜、蒸餾釜、酯交換釜、酯蒸餾 釜和酯交換分離器等。
工作臺用于放置各種測試設(shè)備(包括但不限于微藻生長過程測試設(shè)備、空 氣質(zhì)量測試設(shè)備和測試結(jié)果顯示設(shè)備等)，工作臺提供了各種測試設(shè)備的電氣 線路的輸入接口 ，供測試工作人員進行日常測試時使用。測試工作人員通過監(jiān) 視微藻生長過程測試設(shè)備、空氣質(zhì)量測試設(shè)備和測試結(jié)果顯示設(shè)備，確定廢氣 減排適應(yīng)使用的微藻。
第二照明系統(tǒng)，用于提供微藻生物能源提取室中的正常采光。
微藻收集器，用于泵入成熟的微藻并進行收集，微藻收集器依次與過濾器 以及干燥器相連，過濾器和干燥器分別用于將收集的微藻進行過濾和干燥，得 到千燥的藻粉。
干燥的藻粉再通過萃取釜、蒸餾釜、酯交換釜、酯蒸餾釜、酯交換分離器 完成萃取、蒸餾和酯化反應(yīng)，最終得到微藻生物柴油。
根據(jù)本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置，本發(fā)明 實施例還提供了一種二氧化碳減排測試和生物柴油制備方法，如圖5所示，包 括下述步驟
步驟S501 、車體內(nèi)的供應(yīng)室向車體內(nèi)的微藻生物光合反應(yīng)室提供微藻生長 所需的水、以及包含廢氣的混合氣體；
步驟S502、微藻生物光合反應(yīng)室中的若干光學(xué)反應(yīng)器使用供應(yīng)室提供的 水、混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗；
步驟S503、車體內(nèi)的微藻生物能源提取室對微藻生物光合反應(yīng)室各光學(xué)反應(yīng)器中微藻的生長質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)進行檢測，以確定適宜吸收廢氣的微藻；以 及利用測試過程中成熟的微藻提取微藻生物柴油。
上述步驟S501中供應(yīng)室向車體內(nèi)的微藻生物光合反應(yīng)室提供微藻生長所 需的水、以及包含廢氣的混合氣體，具體包括
供應(yīng)室通過水箱的出水管和閥門與微藻生物光合反應(yīng)室中的各光學(xué)反應(yīng) 器相連，并通過閥門向微藻生物光合反應(yīng)室的各光學(xué)反應(yīng)器供水；
供應(yīng)室通過氣泵對外界輸入的廢氣和空氣分別進行增壓，將廢氣和空氣按 比例進行混合，并通過供氣管將混合氣體輸入至微藻生物光合反應(yīng)室。
上述步驟S502中微藻生物光合反應(yīng)室中的若干光學(xué)反應(yīng)器使用供應(yīng)室提 供的水、混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗，具體包 括
微藻生物光合反應(yīng)室中的光學(xué)反應(yīng)器通過進水管與供應(yīng)室的水箱的出水 管相連，接收供應(yīng)室的水箱提供的水；
光學(xué)反應(yīng)器通過供氣管、以及與供氣管相連的輸氣管和曝氣頭接收供應(yīng)室 中混氣罐中輸出的混合氣體；
光學(xué)反應(yīng)器使用供應(yīng)室的水箱提供的水、供應(yīng)室中混氣罐中輸出的混合氣 體以及放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗。
上述步驟S503中車體內(nèi)的^f鼓藻生物能源提取室利用測試過程中成熟的凝: 藻提取微藻生物柴油，具體包括
微藻生物能源提取室中的微藻收集器從光學(xué)反應(yīng)器中泵入成熟的微藻并 進行收集；
微藻生物能源提取室中過濾器和干燥器依次對收集的微藻進行過濾和干 燥，得到干燥的藻粉；
微藻生物能源提取室中萃取釜、蒸餾釜、酯交換釜、酯蒸餾釜和酯交換分 離器依次對干燥的藻粉完成萃取、蒸餾和酯化反應(yīng)，得到微藻生物柴油。
本發(fā)明實施例提供的一種二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置及方法，采用流動性很強的車載的方式，在車體上分別布置供應(yīng)室、」徵藻生物光合反應(yīng) 室和微藻生物能源提取室，其中，供應(yīng)室用于向微藻生物光合反應(yīng)室提供微藻
生長所需的水、以及包含廢氣的混合氣體；微藻生物光合反應(yīng)室用于使用供應(yīng) 室提供的水、混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗；微 藻生物能源提取室布置有微藻生長過程測試設(shè)備和提取微藻生物柴油的相關(guān) 設(shè)備，用于對微藻生物光合反應(yīng)室各光學(xué)反應(yīng)器中微藻的生長質(zhì)量的相關(guān)參數(shù) 進行檢測，以確定適宜吸收所述廢氣的微藻；以及利用測試過程中成熟的微藻 提取微藻生物柴油。
本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置及方法，由于 整體采用了車載的方式，具有靈活的流動性，可以將測試平臺很方便地移動至 需要減排廢氣產(chǎn)生的現(xiàn)場(例如產(chǎn)生廢氣的工廠)進行測試，及時地可靠地確 定適合吸收該種廢氣的微藻，并且，還能夠利用在測試過程中生長成熟的微藻， 制備出微藻生物柴油，通過制備出的微藻生物能源的產(chǎn)量，為后續(xù)利用廢氣進 行微藻培養(yǎng)的M^莫、以及對應(yīng)的微藻生物能源的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益分析等提供有 利的條件。本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置及方法 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其使用的環(huán)境和范圍更為靈活和廣泛，克服了現(xiàn)有二氧化 碳減排測試實驗室由于無法流動帶來的各種弊端，提高了測試效率，并且節(jié)省 了運輸氣體所需的人力和物力。采用本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和 生物柴油制備裝置及方法，可以達到利用微藻減少工廠廢氣中二氧化碳溫室氣 體的排放以及制備微藻生物能源的目的，在目前全球日趨變暖的情況下，具有 良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。
更進一步地，本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置 中微藻生物光合反應(yīng)室，光學(xué)反應(yīng)器的底部固定在平板上，平板下部帶有滑輪 和鎖扣方便移動或者固定。這樣，可以通過滑輪和滑道板將需要置換的光學(xué)反 應(yīng)器從微藻生物光合反應(yīng)室移出，將置換后的光學(xué)反應(yīng)器通過滑輪和滑道板移 入微藻生物光合反應(yīng)室并通過鎖扣固定，并且纟殷藻生物光合反應(yīng)室的側(cè)壁采用活動式，沿側(cè)壁和車體底部連線為軸線旋轉(zhuǎn)打開，提供光學(xué)反應(yīng)器通過滑道板 移出或移入微藻生物光合反應(yīng)室的通道，本發(fā)明實施例提供的二氧化碳減排測 試和生物柴油制備裝置，可以在微藻生物光合反應(yīng)室中實現(xiàn)不同類型的光學(xué)反 應(yīng)器的置換，選取更適合不同種類微藻生長的光學(xué)反應(yīng)器，更好地滿足不同種 類的微藻的生長需求。
明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置，其特征在于，包括車體，以及車體內(nèi)部的供應(yīng)室、微藻生物光合反應(yīng)室和微藻生物能源提取室；所述供應(yīng)室，用于向微藻生物光合反應(yīng)室提供微藻生長所需的水、以及包含廢氣的混合氣體；所述微藻生物光合反應(yīng)室，布置有若干光學(xué)反應(yīng)器，用于使用所述供應(yīng)室提供的水、所述混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗；所述微藻生物能源提取室，布置有微藻生長過程測試設(shè)備和提取微藻生物能源的相關(guān)設(shè)備，用于對微藻生物光合反應(yīng)室各光學(xué)反應(yīng)器中微藻的生長質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)進行檢測，以確定適宜吸收所述廢氣的微藻；以及利用測試過程中成熟的微藻提取微藻生物柴油。
2、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述供應(yīng)室、微藻生物光合 反應(yīng)室和微藻生物能源提取室在所述車體內(nèi)按照從車頭到車尾的順序依次排 列。
3、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述供應(yīng)室，具體包括水 箱、氣泵、混氣罐、人工氣候箱和超凈工作臺，其中所述水箱，帶有進水管和出水管，所述水箱的出水管通過閥門與所述微藻 生物光合反應(yīng)室中的光學(xué)反應(yīng)器相連，并通過閥門向微藻生物光合反應(yīng)室的各 光學(xué)反應(yīng)器供水；所述氣泵，用于對外界輸入的廢氣和空氣分別進行增壓，并輸入混氣罐；所述混氣罐，用于將所述廢氣和空氣按比例進行混合，并通過供氣管將所 述混合氣體輸入至所述孩i藻生物光合反應(yīng)室；人工氣候箱,用于將微藻藻種置于固體培養(yǎng)基或液體培養(yǎng)基中進行擴培， 培養(yǎng)出所述光合反應(yīng)室中光學(xué)反應(yīng)器容量所需的微藻藻種；超凈工作臺，用于為微藻的擴培操作提供無菌操作環(huán)境。
4、 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述供應(yīng)室，還包括電氣控制拒和廢水出水管；電氣控制柜包括外接電源的輸入接口及開關(guān)，用于為二氧化碳減排測試和 生物柴油制備裝置提供所需的電氣供應(yīng)及控制；廢水出水管，帶有閥門，連接微藻生物光合反應(yīng)室的出水管，排出收集的 廢水。
5、 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述微藻生物能源提取室所 在車體的頂部安裝有太陽能電池板，所述電池板與電氣控制拒的電氣輸入接口相連。
6、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述微藻生物光合反應(yīng)室中 的光學(xué)反應(yīng)器為氣升式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器和管式反應(yīng)器之一或任意組合。
7、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述微藻生物光合反應(yīng)室中 的光學(xué)反應(yīng)器底部固定于平板上，所述平板下部帶有滑輪和鎖扣；所述微藻生 物光合反應(yīng)室所在車體底部安裝有滑道板；所述光學(xué)反應(yīng)器通過所述滑輪在所 述滑道板上滑動，以便置換不同類型光學(xué)反應(yīng)器時移出或移入所述微藻生物光 合反應(yīng)室；或者通過所述平板上的鎖扣，固定在所述滑道板上。
8、 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述光學(xué)反應(yīng)器所在位置的 車體的側(cè)壁為活動式側(cè)壁，所述活動式側(cè)壁沿側(cè)壁和車體底部連線為軸線旋轉(zhuǎn) 打開或者關(guān)閉。
9、 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述活動式側(cè)壁沿軸線旋轉(zhuǎn) 水平打開，提供光學(xué)反應(yīng)器和平板移出或移入所述微藻生物光合反應(yīng)室的通道。
10、 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述微藻生物光合反應(yīng)室， 還包括與所述光學(xué)反應(yīng)器相連的進水管、出水管和供氣管，以及管路支撐系 統(tǒng)；所述進水管一端與供應(yīng)室的水箱的出水管相連，另 一端分別與各光學(xué)反應(yīng) 器的進水口相連；所述出水管分別與各光學(xué)反應(yīng)器的出水口相連，由閥門控制，輸送各光學(xué)反應(yīng)器中的廢水至供應(yīng)室中廢水出水管排出；所述混氣罐通過所述供氣管，以及與所述供氣管相連的輸氣管和曝氣頭將 所述混合氣體輸入至光學(xué)反應(yīng)器中；所述管路支撐系統(tǒng)，用于支撐固定各光學(xué)反應(yīng)器以及進水管、出水管和供 氣管。
11、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述微藻生物光合反應(yīng)室， 還包括通風(fēng)設(shè)備，用于使微藻生物光合反應(yīng)室內(nèi)空氣流通，降低車體內(nèi)一氧化碳、 二氧化碳氣體濃度；危險報警系統(tǒng)，用于檢測所述微藻生物光合反應(yīng)室內(nèi)一氧化碳、二氧化碳 或其他危險氣體的濃度，并當(dāng)一氧化碳、二氧化碳或其他危險氣體超標(biāo)時進行 報警。
12、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述微藻生物能源提取室中 提取微藻生物能源的相關(guān)設(shè)備包括微藻收集器、過濾器、干燥器、萃取釜、 蒸餾釜、酯交換釜、酯蒸餾釜和酯交換分離器；所述微藻收集器依次與過濾器以及干燥器相連，用于從光學(xué)反應(yīng)器中泵入 成熟的微藻并進行收集；過濾器和干燥器分別用于將收集的微藻進行過濾和干燥，得到干燥的藻粉；萃取釜、蒸餾釜、酯交換釜、酯蒸餾釜和酯交換分離器分別用于對干燥的 藻粉完成萃取、蒸餾和酯化反應(yīng)，得到微藻生物柴油。
13、 一種二氧化碳減排測試和生物柴油制備方法，其特征在于，包括 車體內(nèi)的供應(yīng)室向所述車體內(nèi)的微藻生物光合反應(yīng)室提供微藻生長所需的水、以及包含廢氣的混合氣體；微藻生物光合反應(yīng)室中的若干光學(xué)反應(yīng)器使用所述供應(yīng)室提供的水、所述混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗；所述車體內(nèi)的微藻生物能源提取室對微藻生物光合反應(yīng)室各光學(xué)反應(yīng)器 中微藻的生長質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)進行檢測，以確定適宜吸收所述廢氣的微藻；以 及利用測試過程中成熟的微藻提取微藻生物柴油。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，供應(yīng)室向所述車體內(nèi)的微 藻生物光合反應(yīng)室提供微藻生長所需的水、以及包含廢氣的混合氣體，包括所述供應(yīng)室通過水箱的出水管和閥門與所述微藻生物光合反應(yīng)室中的各 光學(xué)反應(yīng)器相連，并通過所述閥門向微藻生物光合反應(yīng)室的各光學(xué)反應(yīng)器供 水；所述供應(yīng)室通過氣泵對外界輸入的廢氣和空氣分別進行增壓，將所述廢氣 和空氣按比例進行混合，并通過供氣管將所述混合氣體輸入至所述微藻生物光 合反應(yīng)室。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，微藻生物光合反應(yīng)室中的 若干光學(xué)反應(yīng)器使用所述供應(yīng)室提供的水、所述混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng) 器中的微藻進行微藻生長試驗，包括微藻生物光合反應(yīng)室中的光學(xué)反應(yīng)器通過進水管與供應(yīng)室的水箱的出水 管相連，接收所述供應(yīng)室的水箱提供的水；所述光學(xué)反應(yīng)器通過供氣管、以及與所述供氣管相連的輸氣管和膝氣頭接 收所述供應(yīng)室中混氣罐中輸出的混合氣體；所述光學(xué)反應(yīng)器使用所述供應(yīng)室的水箱提供的水、所述供應(yīng)室中混氣罐中 輸出的混合氣體以及放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗。
16、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述車體內(nèi)的微藻生物能 源提取室利用測試過程中成熟的微藻提取微藻生物柴油，包括微藻生物能源提取室中的微藻收集器從所述光學(xué)反應(yīng)器中泵入成熟的微 藻并進行收集；微藻生物能源提取室中過濾器和干燥器依次對收集的微藻進行過濾和干燥，得到干燥的藻粉；微藻生物能源提取室中萃取釜、蒸餾釜、酯交換釜、酯蒸餾釜和酯交換分 離器依次對干燥的藻粉完成萃取、蒸餾和酯化反應(yīng)，得到微藻生物柴油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置及方法，本發(fā)明公開的二氧化碳減排測試和生物柴油制備裝置包括車體、車體內(nèi)部的供應(yīng)室、微藻生物光合反應(yīng)室和微藻生物能源提取室；供應(yīng)室用于向微藻生物光合反應(yīng)室提供微藻生長所需的水以及包含廢氣的混合氣體；微藻生物光合反應(yīng)室用于使用供應(yīng)室提供的水、混合氣體和放置于各光學(xué)反應(yīng)器中的微藻進行微藻生長試驗；微藻生物能源提取室用于對微藻生物光合反應(yīng)室各光學(xué)反應(yīng)器中微藻的生長質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)進行檢測，以確定適宜吸收廢氣的微藻，以及利用測試過程中成熟的微藻提取微藻生物柴油。本發(fā)明具有靈活的流動性，在確定適合吸收廢氣的微藻的同時，還能夠制備微藻生物柴油。
文檔編號C12R1/89GK101603004SQ20091016100
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者盧彥興, 涵 張, 朱振旗, 王明利, 陳紅濤 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司