一种将烟道气中CO2转化为有机物的生物方法

本发明涉及co2减排领域，具体涉及一种将烟道气中co2转化为有机物的生物方法。

背景技术：

1、化石能源的燃烧，导致co2的大量排放造成温室效应，是当前国内外关注的重点问题。多数国家相继提出了碳减排方案，制定了实现碳中和的规划。目前，实现co2捕集与利用的方法主要是化学、物理法分离纯化后，进行地质封存、作为干冰使用或化学法催化转化。其中，从化石燃烧后的烟道气中纯化co2，然后进行地质封存结合驱油已经实现了规模化放大，其他利用形式不仅能耗高，而且转化效率低。

2、利用微藻光合生长过程中吸收co2的能力，对工厂和燃煤电厂排出的co2进行生物固碳，有望实现碳减排和生物资源的循环利用。该技术不仅不需要对烟道气中的co2进行分离纯化，而且还可消纳部分烟道气中的其他组分，如氮氧化物和硫氧化物等。目前该技术应用属于热门话题，但仍处于中试和示范阶段，尚未实现大规模应用和产业化。

3、限制微藻固碳技术大规模推广应用的因素主要是固碳生物质采收能耗高。大多数微藻细胞个体小，细胞直径在10μm以下，采收极其困难。尽管微藻生物质在食品、水产、药品等多方面有较大的应用潜力，能够在一定程度上提高微藻生产过程的经济性，但是细胞微小、养殖密度低导致的采收能耗高，使得微藻的碳减排属性大大降低。

4、文献“才金玲,冯辰辰,倪国倩等.微藻采收技术的研究进展[j].微生物学通报,2020,47(08):2571-2581.”总结了基于离心、气浮、膜过滤、絮凝等多种微藻分离的方法，同时也梳理了基于辐射、热干燥、冻干等多种微藻制粉的方法。由于微藻细胞小、自养条件下养殖密度低(通常仅有0.5-1.5g/l)，上述方法和技术很难实现生产成本的大幅度降低。

5、目前，针对于燃煤、燃油、燃气等排碳企业，通过养殖微藻可以减少碳排放，但是如何降低固碳成本是关系该技术能否成功应用的关键。因此，可考虑进一步延长固碳技术链，通过补充生物法将co2转化为更易采收的固碳产品。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，该方法采用藻鱼协同技术进行生物固碳，利用co2进行微藻养殖，并进一步利用微藻作为饵料养殖鱼类，进而将co2转化为易于捕捉的鱼类，最终实现将co2转化为有机物。

2、基于上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，包括以下步骤：

4、(1)微藻养殖：建立微藻养殖设施，并将其与燃煤、燃油、燃气等排碳企业的烟道连接，利用烟道气中co2进行微藻的养殖，所述微藻养殖设施可以是跑道池或封闭式光生物反应器等，微藻养殖时，藻养殖过程中采用烟气处理废弃物作为营养液，不足部分由市售化学试剂进行补充；

5、(2)微藻浓缩：采用超滤的形式对微藻培养液进行浓缩，浓缩倍数为2-20倍，浓缩后微藻湿料的细胞浓度为1-15g/l；浓缩后的上清液重新返回微藻养殖设施，补充营养盐后继续养殖微藻；浓缩后的微藻湿料作为鱼饲料待用；浓缩的倍数由鱼类对无机盐尤其是铵根的敏感性决定，当鱼池中的氨氮浓度超过0.2mg/l时，鱼类生长速度减慢，为减少微藻湿料中铵根残留，可增加浓缩倍数；

6、(3)鱼类养殖：建立鱼类养殖设施，并与微藻养殖设施连通，同步养殖鱼类，将co2转化为易采收的鱼类蛋白；养殖过程中，根据水体中藻细胞密度反馈进行微藻湿料的补充，在560-680nm条件下的吸光度值od小于0.2时启动投料，当od大于1.0时停止投料。

7、优选的，步骤(1)中藻养殖过程中采用的烟气处理废弃物为煤、油或天然气燃料燃烧后产生的烟气经臭氧氧化法或scr烟气脱硝产生的脱硝废液。

8、优选的，微藻种类为固碳性能强的品种，具体为螺旋藻、小球藻、栅藻中的一种或多种。

9、优选的，所述超滤膜的孔径为0.02-0.5微米。

10、优选的，所述鱼类为全生命周期或主要生长期以浮游生物为主食的鱼类。

11、优选的，所述鱼类为鲢鱼、鳙鱼、清波鱼中的一种或者多种。

12、优选的，所述鱼类养殖设施为圆形池或者跑道池，包括投料口、排料口和曝气设施等。

13、优选的，所述煤、油或天然气燃料燃烧后产生的烟气经湿法脱硫处理后所得的硫酸钙用于鱼类生长，补充所需要的钙盐。

14、优选的，将步骤(3)养殖鱼类的粪便经进行过滤后，固体废料进行就地堆肥，形成土壤肥料，微滤清液返回微藻养殖设施或者鱼类养殖设施进行循环使用。

15、本发明提供的将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，在微藻生物固碳的技术基础上，通过同步养殖滤食性鱼类，延长固碳产业链条，就地、就近消化微藻湿料，避免高昂的微藻采收成本、避免严苛的微藻储存条件，实现将co2转化为更易采收的有机物的目标。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、(1)直接使用排碳企业的烟道气进行微藻养殖，过程中还可消纳部分烟气处理的废弃物，如湿法脱硫产生的脱硫石膏用于补充鱼类生长所需要的钙盐，臭氧氧化法或scr烟气脱硝产生的脱硝废液用于微藻养殖的营养液；(2)采用超滤的方法对微藻培养液进行浓缩，脱除无机盐，得到微藻湿料作为鱼饲料待用，浓缩后的上清液重新返回微藻养殖设施重复利用；(3)同步就近养殖快速生长阶段的滤食性鱼类，并根据水体中藻细胞密度反馈进行微藻湿料的补充，便于养殖过程中及时补充饵料；(4)由于鱼类对无机盐具有敏感性，浓缩的倍数由鱼类对无机盐尤其是铵根的敏感性决定，采用基于养鱼池氨氮浓度反馈微藻超滤浓缩倍数的方式，选择合适的浓缩倍数，具体地，当养殖鱼池的水体氨氮浓度超过0.2mg/l时，反馈增加微藻培养液的浓缩倍数；(5)养鱼过程中，鱼类粪便采用微滤机过滤后，得到固废进行堆肥获得肥料，微滤后的部分水体返回养藻设施和养鱼设施进行循环使用，进一步实现废物利用，节约资源。

技术特征：

1.一种将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，其特征在于，步骤(1)中藻养殖过程中采用的烟气处理废弃物为煤、油或天然气燃料燃烧后产生的烟气经臭氧氧化法或scr烟气脱硝产生的脱硝废液。

3.根据权利要求1所述的将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，其特征在于，微藻种类为固碳性能强的品种，具体为螺旋藻、小球藻、栅藻中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，其特征在于，所述超滤膜的孔径为0.02-0.5微米。

5.根据权利要求1所述的将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，其特征在于，所述鱼类为全生命周期或主要生长期以浮游生物为主食的鱼类。

6.根据权利要求5所述的将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，其特征在于，所述鱼类为鲢鱼、鳙鱼、清波鱼中的一种或者多种。

7.根据权利要求1所述的将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，其特征在于，所述鱼类养殖设施为圆形池或者跑道池，包括投料口、排料口和曝气设施。

8.根据权利要求1所述的将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，其特征在于，所述烟气湿法脱硫处理后所得硫酸钙用于鱼类生长，补充所需要的钙元素。

9.根据权利要求1所述的将烟道气中co2转化为有机物的生物方法，其特征在于，将步骤(3)养殖鱼类的粪便经进行过滤后，固体废料进行就地堆肥，形成土壤肥料，微滤清液返回微藻养殖设施或者鱼类养殖设施进行循环使用。

技术总结本发明涉及CO<subgt;2</subgt;减排领域，具体涉及一种将烟道气中CO<subgt;2</subgt;转化为有机物的生物方法，包括以下步骤：(1)微藻养殖：建立微藻养殖设施，利用CO<subgt;2</subgt;烟道气进行微藻的养殖，同时采用烟气处理废弃物如脱硫脱硝废液替代部分营养盐；(2)微藻浓缩：采用超滤的形式对微藻培养液进行浓缩，浓缩后的上清液重新返回微藻养殖设施，补充营养盐后继续养殖微藻；浓缩后的微藻湿料作为鱼饲料待用；(3)鱼类养殖：建立鱼类养殖设施，并与微藻养殖设施连通，同步养殖鱼类，将CO<subgt;2</subgt;转化为易采收的鱼类蛋白。该方法采用藻鱼协同技术进行生物固碳，利用CO<subgt;2</subgt;进行微藻养殖，并进一步利用微藻养殖鱼类，进而将CO<subgt;2</subgt;转化为易于捕捉的鱼类，最终实现将CO<subgt;2</subgt;转化为有机物。技术研发人员：周文广,刘进,徐佩伦,邵盛熙,孙中亮受保护的技术使用者：南昌大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11