海水体系钝顶螺旋藻生物矿化固定二氧化碳装置及方法

摘要

本发明涉及一种海水体系钝顶螺旋藻生物矿化固定二氧化碳装置及方法，属于环境工程环境保护的领域。本发明通过对三次扩大培养的钝顶螺旋藻分装到与海水类似的溶液里，然后分别通入三种不同浓度的二氧化碳，检测溶液里碳酸盐的含量变化，在促进钝顶螺旋藻生长、延长生命周期与增加生物量的同时促进碳酸盐生物矿化沉淀的形成，从而达到固定二氧化碳的目的。所采用的实验条件简单，资源丰富，在常温以及常压下进行，对环境没有负荷，同时符合自然界碳循环的规律。通过微生物碳酸化固定二氧化碳，极大地降低了成本，所固定的二氧化碳可以安全的保存，有很大的应用前景与经济效益。

主权项

海水体系钝顶螺旋藻生物矿化固定二氧化碳装置的固定二氧化碳的方法，该装置由二氧化碳钢瓶、第一气体流量计、空气压缩机、第一缓冲罐、第二缓冲罐、气体取样口、第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器、第五反应器、光照培养箱、干燥管、第二气体流量计和气相色谱仪组成；其中，所述二氧化碳钢瓶通过第一气体流量计与所述第一缓冲罐连接，所述空气压缩机与所述第一缓冲罐连接，所述第一缓冲罐与所述第二缓冲罐的一端连接，所述第二缓冲罐的另一端通过管路与设置在所述光照培养箱中所述第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器的底端并联，所述干燥管的一端通过管路与所述第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器的顶端并联，所述干燥管的另一端通过所述第二气体流量计与所述气相色谱仪连接，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1.培养菌液：取灭菌后的模拟海水培养基100mL置于250mL容量瓶中，接种钝顶螺旋藻原液10mL，放入光照培养箱中培养，光照强度为3000lux，温度35℃，光暗比12：12，培养5天后去少量接种，然后继续在相同的条件下培养，即第二次扩大培养；此溶液作为后续实验接种液待用；取第二代扩大培养的溶液10 ml接种到5L装有模拟海水培养液的锥形瓶中，按照上面的方法对钝顶螺旋藻蓝细菌进行三代接种扩大光照培养，当菌液生物量达到OD560nm为0.6以上时，备用；其中，所述模拟海水溶液成分金属阳离子为Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，阴离子主要为Cl^‑，SO₄^2‑，Br^‑，HCO₃^‑，CO₃^2‑；步骤2：将上述步骤得到的菌液与模拟海水的溶液为原料，按照体积比1:10的比例混合后分别接入设置在光照培养箱中的第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器，调节反应器中pH在7.0～11， 调节光照培养箱的温度为35℃，光照强度为3000~4000lux，光暗比12‑14:12，所述第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器中的钝顶螺旋藻蓝细菌生长率在24.3%以上，生物量产量在2.91g/L以上后，启动空气压缩机，以速率为100~400 mL/min分别向第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器中通入二氧化碳浓度为3‑12% 的气体，气体流经第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器后，排出的气体中二氧化碳浓度降为0.03%，达到大气水平，出水溶液中Ca²⁺、Mg²离子浓度均在0.025mol/L以下，出水pH为7.0；其中：所述第一反应器和第二反应器中模拟海水的Ca²⁺ 浓度0.1～0.4 mol/L，Mg²⁺ 0.1～0.4mol/L，第三反应器、第四反应器和第五反应器中模拟海水的Ca²⁺、Mg²离子浓度为0.06 ～0.02mol/L。