一种污水处理厂曝气池CO2捕集利用系统的制作方法

一种污水处理厂曝气池co2捕集利用系统
技术领域
1.本发明涉及co2捕集利用技术领域，具体涉及一种污水处理厂曝气池co2捕集利用系统。


背景技术：

2.近年来，因二氧化碳(co2)等温室气体排放导致的全球气候变暖日益显著，造成了极端天气频发、海平面上升等一系列严重后果。因此，温室气体减排已成为当今国际社会热点议题之一。污水是一个重要的温室气体排放源，全球污水处理厂排放的co2量可达到co2排放总量的3％。在污水处理过程中，含碳(c)、氮(n)污染物的降解及转化会伴随着甲烷(ch4)、一氧化二氮(n2o)、二氧化碳(co2)等气体的产生和释放。除此之外，污水处理设施需要消耗大量的电力和化学品，这也间接地导致了co2的排放。中国的污水产量和处理规模居世界首位，并且还在不断增长。2015年，中国污水处理产生直接碳排放量为2512.2万吨co2当量，电耗产生间接碳排放量为1401.6万吨co2当量，药剂消耗产生的间接碳排放量为70.9万吨co2当量，总计3984.7万吨co2当量。相关研究表明，如果继续沿用当前的污水处理工艺，到2030年，我国整个污水处理行业的碳排放总量将达到3.65亿吨co2当量，占全国总排放量的2.95％。由此可见，污水处理行业排放的co2量十分可观。
3.而在污水处理厂中，最主要的碳排放点在曝气池。封闭环境下，曝气池持续排出co2，其上方的co2浓度会显著高于空气(可达空气中co2浓度的3-5倍)，但其排放总量和浓度均远低于一般燃煤电厂排放的烟气。因此，要利用曝气池排出的co2，采用对大排量、高浓度烟气进行处理的化学吸收法经济性不佳。
4.现有技术中，专利文献cn102688678a、专利文献cn207076317u均报道了一种针对烟气中co2利用的装置，但是针对曝气池附近的co2气体的捕集利用的研究还比较少，如专利文献cn102849758a提供了一种生物曝气池的co2捕集及利用装置，但其利用的形式是将收集到的co2气体与naoh反应生成nahco3，上述捕集利用装置复杂且利用效率低。对于曝气池附近的co2气体的捕集利用缺乏深入研究。基于此，本发明提出了在污水处理厂曝气池开展co2捕集的思路，开发“捕集罩(微藻吸收)捕集co
2”技术，以解决污水处理厂碳排放问题，达成碳中和目标。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提出一种污水处理厂曝气池co2捕集利用系统，利用捕集利用系统中的微藻的光合作用吸收co2，以解决污水处理厂直接向大气中排放二氧化碳的问题，从而达到减少碳排放，实现碳中和的目的。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种污水处理厂曝气池co2捕集利用系统，包括：生物曝气池、支撑材料层、聚酰基复合膜层、微藻悬浮液层、透明硬质树脂层；
8.所述支撑材料层为拱形且位于生物曝气池上方，用于支撑系统以及形成密闭空
间，防止曝气池产生的co2直接进入大气；
9.所述聚酰基复合膜层铺设于所述支撑材料层上，用于co2气体的选择性通过；
10.所述微藻悬浮液层铺设于所述聚酰基复合膜层上，用于co2气体的吸收利用；
11.所述透明硬质树脂层铺设于所述微藻悬浮液层上，用于透光以及系统的保护。
12.作为本发明技术方案的进一步优选，所述支撑材料层包括多孔塑料和拱形支撑结构。
13.作为本发明技术方案的更进一步优选，所述多孔塑料铺设于所述拱形支撑结构上。
14.作为本发明技术方案的进一步优选，所述多孔塑料为pvc多孔塑料。
15.作为本发明技术方案的进一步优选，所述聚酰基复合膜层的材料为聚酰亚胺中空纤维膜。
16.作为本发明技术方案的进一步优选，透明硬质树脂层的材料为透明硬质环氧树脂。
17.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
18.与在空气中直接捕集co2相比，本发明将co2捕集范围直接缩小到污水处理厂中，通过捕集利用系统使co2在曝气池上方富集，co2透过多孔塑料和聚酰基复合膜进入微藻悬浮液中，被微藻通过光合作用吸收，提高了捕集效率；采用微藻吸收，避免了常规化学吸收剂的使用，绿色环保，且不存在解吸过程，能耗较少，从而降低了捕集成本；微藻吸收co2后，产量增加，收集后用于食品、化工等行业，如制作饲料、食品添加剂、化妆品等，短期内可产生经济效益。
19.总之，本发明创造性地针对曝气池这一特殊场合下的co2排放捕集利用提出了捕集系统(捕集罩)、微藻吸收联合工艺，克服了将传统电厂烟气的co2气体捕集利用工艺直接转用存在的“大材小用”的问题，系统针对性强、实用性好。
附图说明
20.图1为本发明捕集利用系统的结构示意图；
21.图2为本发明系统a处结构局部放大示意图。
22.其中，1、生物曝气池；2、支撑材料层；3、聚酰基复合膜层；4、微藻悬浮液层；5、透明硬质树脂层。
具体实施方式
23.为了使本发明的发明目的、技术方案和发明优势更加清楚阐述，以下将结合说明书附图对本发明做进一步详细讲解。
24.实施例1
25.参见图1、图2所示，一种污水处理厂曝气池co2捕集利用系统，包括：生物曝气池1、支撑材料层2、聚酰基复合膜层3、微藻悬浮液层4、透明硬质树脂层5；
26.所述支撑材料层2为拱形且位于生物曝气池1上方，用于支撑系统以及形成密闭空间，防止曝气池产生的co2直接进入大气；所述支撑材料层2由pvc多孔塑料(图中未画出)和拱形支撑结构(图中未画出)共同构成，所述pvc多孔塑料铺设于所述拱形支撑结构上；通过
支撑材料层的设置，一方面可以起到提供支撑的作用，另一方面通过将曝气池排放的气体限定进系统内，实现系统内气体的自由交换通过；本实施例中，可以在曝气池上方先搭建一个拱形的支架结构，用于pvc多孔塑料的放置，多孔塑料和拱形支撑结构共同起支撑作用，以保障捕集利用系统的安全稳定；拱形支撑结构可以是钢结构，本实施例并不对具体的选用做具体的限定；
27.所述聚酰基复合膜层3铺设于所述支撑材料层上，用于co2气体的选择性通过；聚酰基复合膜层3的材料为聚酰亚胺中空纤维膜，允许co2气体的选择性通过；
28.所述微藻悬浮液层4铺设于所述聚酰基复合膜层上，用于co2气体的吸收利用；本实施例中，微藻悬浮液层由排布于聚酰基复合膜层上的微藻构成，其通过利用太阳光进行光合作用，从而实现co2气体的吸收利用；需要特别强调的是，微藻需要定期补充和监测，保证微藻的正常活性，防止出现微藻大量死亡的现象。
29.本实施例中，微藻悬浮液层4可以通过如下方法形成：在透明硬质树脂层上进行开孔；开孔的数量和大小可以根据实际需要调整；通过所开孔将微管穿透透明硬质树脂层，随后将微藻悬浮液通过微管泵送至透明硬质树脂层和聚酰基复合膜层之间，即可形成微藻悬浮液层。
30.本实施例中，成熟的微藻可以以悬浮液的形式通过开设的出口(图中未画出)排出，然后经简单过滤后即可从悬浮液中获得微藻，进行利用；微藻的活性监测可以定期通过出口取出少量微藻样，然后进行活性检测，具体的检测方法及检测指标均为现有技术，本实施例中并不做具体的阐述。
31.所述透明硬质树脂层5的材料为透明硬质环氧树脂，铺设于所述微藻悬浮液层上，其一方面具有良好的透光性，使微藻能够接受充足的光照，另一方面起保护作用，避免微藻受到外界环境的干扰。
32.通过本实施例捕集利用系统的设置，能够形成一个封闭的“拱形”捕集罩，使得曝气池排放的co2气体全部限定进捕集系统，再通过微藻对选择性通过的co2气体进行吸收利用，一方面能够对曝气池排放的co2气体实现综合利用；另一方微藻的生长和成熟能够用于食品、化工等行业，实现双重经济效益。
33.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。