一种二氧化碳无害化排放处理装置

摘要

本发明涉及一种二氧化碳无害化排放处理装置，包括密封箱体，密封箱体内部安装有液体分散装置、发光装置、气液接触板和磁场发生装置，所述密封箱体分为上箱体和下箱体两个部分，中间贯通，气液接触板固定在上箱体内，液体分散装置位于气液接触板上方，所述液体分散装置与上箱体的连接处设有进料口。本发明可有效解决火电厂/热电厂二氧化碳排量超标的问题，实现了对藻类植物的培养利用，绿色环保，经济效益高。

权利要求

1.一种二氧化碳无害化排放处理装置，其特征是：其包括密封箱体，密封箱体内部安装有液体分散装置、发光装置、气液接触板和磁场发生装置，所述密封箱体分为上箱体和下箱体两个部分，中间贯通，气液接触板固定在上箱体内，液体分散装置位于气液接触板上方，所述液体分散装置与上箱体的连接处设有进料口；

所述发光装置包括第一发光板、第二发光板、第三发光板、第四发光板和第五发光板，第一发光板水平设于上箱体顶部，发光面朝下；第二发光板竖直设于上箱体左侧内壁，发光面朝右；第三发光板竖直设于上箱体右侧内壁，发光面朝左；第四发光板水平设于下箱体顶部，发光面朝下；第五发光板竖直设于下箱体右侧内壁，发光面朝左；

所述磁场发生装置设于下箱体内壁四周，下箱体上设有出料口；所述上箱体上分别设有进气口和出气口；

所述液体分散装置由一根总管和若干支管组成，总管与进料口相连，支管与气液接触板相连；

所述第一发光板、第二发光板、第三发光板、第四发光板或第五发光板均采用LED灯板；

所述LED灯板采用透明材料密封，灯板内发光体采用波长为620nm～660nm的LED红光光源和波长为450nm～480nm的LED蓝光光源，且红蓝光光源数量比为7:3；LED灯板内设有散热水管；

所述气液接触板采用透光材质，板面从上至下设有若干凹槽，板面与水平面呈60～85°角，多个气液接触板从左向右依次平行排布。

2.根据权利要求1所述二氧化碳无害化排放处理装置，其特征是：所述的下箱体左侧内壁上还竖直设有反光板，反光面朝右。

3.根据权利要求1所述二氧化碳无害化排放处理装置，其特征是：所述磁场发生装置由电磁线构成，电磁线呈螺旋状由上而下固定在下箱体内壁上，外接电源。

4.根据权利要求1所述二氧化碳无害化排放处理装置，其特征是：所述下箱体内还设有保温装置，保温装置由换热管组成，换热管与下箱体的连接处分别设有进水口和出水口。

5.根据权利要求1所述二氧化碳无害化排放处理装置，其特征是：所述的出料口经电磁阀连接出料管，出料管的出水口下方设有接藻容器，接藻容器底部为过滤网，接藻容器下方设有循环水槽，循环水槽经水泵连接进料口。

说明书

一种二氧化碳无害化排放处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及环保技术领域，主要是针对废气中的二氧化碳进行无害化排放处理。

背景技术

[0002] 众所周知，二氧化碳是组成空气的一个必要部分，但是随着世界工业化进程，现在全球每年排入大气中的温室气体二氧化碳总量估计为100-200亿吨且在不断上升。人为排放的二氧化碳越来越多，所产生的大气温室效应已导致地球气候失调，气温变暖，海平面上升，严重威胁人类的生存环境。由联合国一些机构资助的政府间气候变化研究组织（IPCC）指出，如果二氧化碳排放量持续稳定增加，那么，到2050年全球年平均温度将达16-19℃，超过以往的变暖速度而加速全球的变暖。防治空气污染，减少二氧化碳排放，是当今世界普遍关注的重大环保课题。

[0003] 中国政府于2009年11月26日公布了控制温室气体排放的行动目标——到2020年全国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40﹪至45﹪。近几年，党中央陆续出台文件强调大气污染治理问题，引起社会各界的广泛关注。中国政府实现减排目标的决心是坚定不移的，为保护全球气候作出贡献。

[0004] 火电厂（火力发电厂）是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。火电厂排放的二氧化碳是大气中二氧化碳的一个重要来源，为适应节能减排的需要，火电厂如何回收二氧化碳是面临的一大难题。目前工厂排放的二氧化碳均需经过处理才能排放，但主要是用碱性溶液吸收法，吸收速度较慢，且吸收不完全，达不到二氧化碳去除的指标。

[0005] 近年，在湖沼中，由于特定的浮游生物的异常增殖而导致发生淡水赤潮，该淡水赤潮对其水域的生物有很大的危害，另外，也存在很大的景观上的问题。淡水赤潮主要是藻类生物的增殖引起，如何缓解藻害引起的淡水赤潮也已成为各地人们关注的焦点。

[0006] 同时，随着人类深空探测技术的进一步发展，人类是否能在以及如何在一个封闭的生物圈中生活和工作，实现远距离或长时间的载人深空探测、地外星球定居，是一个至关重要的问题。目前，据有报道，中国首次完成受控生态生保系统密闭试验，采用植物培养舱，种植了生菜、油麦菜、紫背天葵和苦菊四种蔬菜，在数盏LED灯光的照射下，这些植物通过光合作用，净化舱内乘员呼出的二氧化碳，使舱室内的氧气和二氧化碳保持动态平衡。但其存在的缺陷是：植物培养舱需要较大的体积，这在寸土寸金的航天设备中很难实现。并且蔬菜的生长周期很短，这在漫长的深空探测过程中实用性不大。

发明内容

[0007] 有鉴于此，本发明旨在研发一种二氧化碳无害化排放处理装置，借鉴绿色植物光合作用原理，使排放出的废气中的二氧化碳经藻类植物吸收转化为糖类有机物（碳水化合物），与此同时也可实现藻类的培养和利用。

[0008] 一种二氧化碳无害化排放处理装置，其特征是：其包括密封箱体，密封箱体内部安装有液体分散装置、发光装置、气液接触板和磁场发生装置，所述密封箱体分为上箱体和下箱体两个部分，中间贯通，气液接触板固定在上箱体内，液体分散装置位于气液接触板上方，所述液体分散装置与上箱体的连接处设有进料口；

[0009] 所述发光装置包括第一发光板、第二发光板、第三发光板、第四发光板和第五发光板，第一发光板水平设于上箱体顶部，发光面朝下；第二发光板竖直设于上箱体左侧内壁，发光面朝右；第三发光板竖直设于上箱体右侧内壁，发光面朝左；第四发光板水平设于下箱体顶部，发光面朝下；第五发光板竖直设于下箱体右侧内壁，发光面朝左；

[0010] 所述磁场发生装置设于下箱体内壁四周，下箱体上设有出料口；所述上箱体上分别设有进气口和出气口。

[0011] 优选地，所述液体分散装置由一根总管和若干支管组成，总管与进料口相连，支管与气液接触板相连。

[0012] 优选地，所述第一发光板、第二发光板、第三发光板、第四发光板或第五发光板均采用LED灯板。

[0013] 优选地，所述的下箱体左侧内壁上还竖直设有反光板，反光面朝右。反光板可将各发光板发射的光线再反射回下箱体中的培养液中，以达到光线的充分利用。

[0014] 优选地，所述LED灯板采用透明材料密封，灯板内发光体采用波长为620nm～660nm的LED红光光源和波长为450nm～480nm的LED蓝光光源，且红蓝光光源数量比为7:3；LED灯板内设有散热水管，散热水管与密封箱体的连接处设有进水口和出水口。

[0015] 优选地，所述气液接触板采用透光材质，板面从上至下设有若干凹槽，板面与水平面呈60～85°角；多个气液接触板从左向右依次平行排布。

[0016] 优选地，所述磁场发生装置由电磁线构成，电磁线呈螺旋状由上而下固定在下箱体内壁上，外接电源。

[0017] 优选地，所述下箱体内还设有保温装置，保温装置由换热管组成，换热管与下箱体的连接处分别设有进水口和出水口。

[0018] 优选地，所述的出料口经电磁阀连接出料管，出料管的出水口下方设有接藻容器，接藻容器底部为过滤网，接藻容器下方设有循环水槽，循环水槽经水泵连接进料口。

[0019] 本发明的工作原理是：

[0020] 收集热电厂燃料燃烧后排出的二氧化碳废气或者航天员呼吸排出的二氧化碳废气，废气加压后由进气口进入箱体内部。

[0021] 在LED光源的照射下，含有藻类植物和营养液（营养液是指有利于藻类生长的水体富营养化物质，比如氮、磷、钾等元素）的培养液通过进料口、液体分散装置流到气液接触板上，在气液接触板上吸收废气中的二氧化碳发生光合作用。

[0022] 培养液流到下箱体后，继续在LED光照和二氧化碳作用下进行光合作用，产生氧气，同时藻类自身发育长大。下箱体中设有电磁线，在下箱体内形成了一个有向磁场，经发明人研究发现，该磁场可以大大加快光合作用的进程，促进藻类生长。同时，下箱体内设有保温装置，利用换热原理保持箱体内水温保持在20℃～30℃（藻类生长的最佳温度），促进藻类植物的生长。

[0023] 含有二氧化碳和氧气混合气由密封箱体的出气口排出，经光合作用后的藻类培养液由出料口排出。该培养液可以由泵再循环返回至进料口，再次进行光合作用培养生长。藻类植物生长到一定程度后，视情况进一步利用，如食用性藻类（螺旋藻）可以作为食品，含油性藻类可以用于榨油等。

[0024] 本发明的有益效果是：

[0025] 1、结构简单，设计合理，可有效解决火电厂/热电厂二氧化碳排量超标的问题；

[0026] 2、实现了对藻类植物的培养利用，绿色环保，经济效益高；

[0027] 3、体积小，藻类植物便于大量携带，因而特别适用于深空探测的植物培养舱使用。

附图说明

[0028] 图1是本发明密封箱体的外部轮廓图；

[0029] 图2是本发明密封箱体的内部结构示意图；

[0030] 图3是本发明二氧化碳无害化排放处理装置的结构示意图；

[0031] 图4是本发明二氧化碳无害化排放处理装置的气液接触板结构图；

[0032] 图5是本发明图1密封箱体的B-B向视图；

[0033] 图6是本发明藻类植物的后处理装置图。

具体实施方式

[0034] 以下结合附图对本发明实施例作详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

[0035] 参照图1～5，一种二氧化碳无害化排放处理装置，其包括密封箱体1，密封箱体内部安装有液体分散装置2、发光装置3、气液接触板4和磁场发生装置5，所述密封箱体分为上箱体1-1和下箱体1-2两个部分，中间贯通，气液接触板4固定在上箱体内，液体分散装置位于气液接触板4上方，所述液体分散装置与上箱体的连接处设有进料口9；所述磁场发生装置固定于下箱体1-2内壁四周，下箱体1-2上设有出料口10；所述上箱体上分别设有进气口7和出气口8。

[0036] 所述液体分散装置2由一根总管2-1和若干支管2-2组成，总管2-1与进料口9相连，支管2-2与气液接触板4相连。

[0037] 所述发光装置3包括第一发光板3-1、第二发光板3-2、第三发光板3-3、第四发光板3-4和第五发光板3-5，第一发光板3-1水平设于上箱体顶部，发光面朝下；第二发光板3-2竖直设于上箱体左侧内壁，发光面朝右；第三发光板3-3竖直设于上箱体右侧内壁，发光面朝左；第四发光板3-4水平设于下箱体顶部，发光面朝下；第五发光板3-5竖直设于下箱体右侧内壁，发光面朝左；

[0038] 所述下箱体上设有出料口10，所述上箱体1-1上分别设有进气口和出气口。所述的出料口10经电磁阀14连通出料管，出料管的出水口下方设有接藻容器15，接藻容器15底部为过滤网16，接藻容器15下方设有循环水槽17，循环水槽17经水泵18连通进料口9。

[0039] 所述的下箱体1-2左侧内壁上还竖直设有反光板13，反光面朝右。

[0040] 参照图3，所述第一发光板3-1、第二发光板3-2、第三发光板3-3、第四发光板3-4和第五发光板3-5均采用LED灯板，LED灯板采用透明材料密封，灯板内发光体采用波长为620nm～660nm的红光光源和波长为450nm～480nm的蓝光光源，且红蓝光光源数量比为7:3；
LED灯板内设有散热水管11。散热水管11与密封箱体的连接处设有进水口11-1和出水口11-
2。图2中为了清楚展示主要部件，部分部件未画出。

[0041] 参照图4，所述气液接触板4采用透光材质，板面从上至下设有若干凹槽12，板面与水平面呈60～85°角；多个气液接触板4从左向右依次平行排布。

[0042] 所述磁场发生装置5由电磁线构成，电磁线呈螺旋状由上而下固定在下箱体1-2内壁上，外接电源。

[0043] 参照图5，所述下箱体内还设有保温装置6，保温装置6由换热管组成，换热管与下箱体的连接处分别设有进水口6-1和出水口6-2。

[0044] 本实施例的工作原理是：

[0045] 含有藻类植物和营养液（藻类植物可选自螺旋藻，营养液既可自制，也可选自工业排放富集有机物的废水。）的培养液从进料口9进入通过液体分散装置2流入密封箱体1内部，含有大量二氧化碳的废气经加压至2Mpa后从进气口7注入，藻类植物在气液接触板4上吸收二氧化碳，同时在发光装置3-1光照下同二氧化碳和水，发生光合作用。经过藻类植物光合作用处理过的废气（二氧化碳、氧气混合物）通过出气口8排出。

[0046] 同时藻类植物在气液接触板4上反应之后流入下箱体1-2内，在下箱体1-2内的中发光板3-2、下发光板3-3照射下吸收溶解在水中的二氧化碳，继续进行光合作用。同时给固定在下箱体1-2上的磁场发生装置5通电，利用电生磁的原理产生有向磁场促进藻类植物的生长。根据箱体内的水温情况，在保温装置6的换热管内通入保温液体，利用换热原理保持箱体内水温保持在20℃ 30℃，提供适宜藻类生长的温度环境。~

[0047] 以螺旋藻为例，由于其喜水温18℃～38℃，故温度环境最好在26℃～32℃，培养液pH值范围7～11，最好是8～9。由于采用营养丰富的营养液加之高光效，藻类的生长周期极短，繁殖极快，产量高。螺旋藻生长需要氨、磷、钾等营养成分，故营养液配方可采用（重量百分比计）小苏打16.8、磷酸二氢钾0.5、硝酸钠2.5、食盐1.0、亚硫酸铁0.01、硫酸镁0.2、硫酸钾1.0、结晶氯化钙0.04，余量为水。但配方也可随需调整。

[0048] 参照图3、图6，生长后的藻类培养液从出料口流出进入接藻容器15中，经过滤网16过滤后滤液进入循环水槽17，滤渣为藻类，滤液为营养液，营养液经水泵18提升再次返回进料口9再一次培养。盛有藻类物质的接藻容器15先由饮水机21的出水进行冲洗，冲洗液落入污水槽19中排出。再翻转接藻容器15用水将藻类植物冲入水杯20中。水杯中的藻类植物可以直接食用。