一种海洋储碳技术实验装置

1.本实用新型涉及海洋生物技术领域，特别涉及一种海洋储碳技术的实验装置。


背景技术：

2.据估计，自18世纪以来，海洋吸收的二氧化碳已占化石燃料排放量的41.3％左右和人为排放量的27.9％左右，极大抵消了大气中二氧化碳的积累。因此，采用新的方法和技术增加海洋储碳强度，发挥海洋负排放潜力，理应是应对“碳中和”目标的重要路径之一。地球上的50％的光合作用是由海洋藻类完成的，海藻能够有效地利用太阳能，通过光合作用固定二氧化碳，将无机碳溶解转化为有机碳。
3.海洋中绿色植物可利用光合作用吸收二氧化碳是众所周知的，但是对微生物对有机质的惰性转化和微生物消耗有机质诱导碳酸盐沉淀实现碳储存的研究还鲜有研究，针对海洋储碳技术的实验室实验装置更是未见报道。而对储碳装置的研究，大多是针对陆上碳吸收装置介绍的，并未出现针对海洋碳吸收装置的研究。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种海洋储碳技术实验装置，旨在解决还未出现海洋储碳技术可在实验室中进行机理研究的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的一种海洋储碳技术实验装置，包括：反应装置，包括反应箱，所述反应箱自下至上分为底层、中层和上层，所述反应箱的底层用以容设砂碳混合物，所述反应箱的中间层用以容设海水模拟物，所述反应箱的上层用以容设反应气体，所述反应气体包括二氧化碳气体；
6.输入系统，所述输入系统包括多个输入装置，所述输入装置包括第一输入装置、第二输入装置和第三输入装置，所述第一输入装置与所述反应箱的中层连通，用以输入初始培养物，所述第二输入装置与所述反应箱的中层连通，用以输入培养物的裂解物，所述第三输入装置与所述反应箱的底层连通，用以输入细菌培养物；
7.二氧化碳供气装置，包括二氧化碳供气瓶，所述二氧化碳供气瓶与所述反应箱的上层连通，用以输入二氧化碳气体；以及，
8.监测装置，用以时刻检测所述反应箱内与反应相关的指标参数。
9.可选地，所述第一输入装置用以输入微藻培养物，所述第二输入装置用以输入微藻裂解物，所述第三输入装置用以输入细菌培养物。
10.可选地，所述多个输入装置还包括第四输入装置，所述第四输入装置与所述反应箱的中层连通，用以向所述反应箱的中层输入海水模拟物。
11.可选地，所述二氧化碳供气瓶的出气口设有气体流量计，用于监测气体流量。
12.可选地，所述输入系统还包括连接管路，所述连接管路包括：
13.中间管路；
14.多个输入管路，一端对应连接所述多个输入装置设置的输出端，另一端均与所述
输入管路连接，且所述多个输入管路上或者所述多个输入装置的输出端上均设置有第一控制阀；以及
15.第一输出管和第二输出管，一端与所述中间管路连接，另一端对应与所述反应箱的中层和底层连接，所述两个输出管路上均设有第二控制阀；
16.其中，所述输入管路上设置有泵体。
17.可选地，所述第二输出管路的一部分伸入至所述反应箱的底层内，所述第二输出管路伸入所述反应箱的底层的部分上设有渗透孔。
18.可选地，所述海洋储碳技术实验装置还包括回收装置，所述回收装置包括废物收集装置和回流装置，所述废物收集装置与所述反应箱的中层连通，所述回流装置与所述反应箱的底层连通。
19.可选地，所述输入系统还包括连接管路，所述连接管路连接所述多个输入装置与所述反应箱的底层和中检层设置；
20.所述回流装置包括进口和出口，所述进口与所述反应箱的底层连通，所述出口与所述中间管路连通，所述回流装置中的回收物通过所述连接管路与所述反应箱的底层连接。
21.可选地，所述反应箱上设有密封孔和通气孔，所述密封孔用于向所述反应箱中添加反应物，所述通气孔用于释放所述反应箱内产生的气体。
22.可选地，所述监测装置包括：温度检测装置，用于检测所述反应箱的中层的温度；ph值检测装置，用于检测所述反应箱的中层的ph值；以及，气体浓度检测装置，用于检测所述反应箱的上层内气体的浓度。
23.本实用新型提出一种海洋储碳技术实验装置，该实验装置包括反应箱、输入系统、二氧化碳输入装置和监测装置，海洋储碳的各项反应均在反应箱中进行，监测装置开启并时刻监测反应箱内与反应有关的指标参数，反应箱包括上层、中层和底层，反应箱的底层设有砂碳混合物。二氧化碳输入装置与反应箱的上层连通，向反应箱中输入二氧化碳气体。输入系统包括多个输入装置，多个输入装置包括第一、第二和第三输入装置，第一、第二输入装置与反应箱的中层连通，第一输入装置为反应提供初始培养物，在培养物培养完成后第二输入装置输入反应物裂解物，进行反应。第三输入装置与反应箱的底层连通，为海洋储碳反应提供细菌培养物，利用模拟海洋环境培养细菌，实验海洋环境的储碳。通过本实用新型的实验装置，针对海洋的碳吸收进行研究，可以做到先在室内模拟的基础上研究储碳效率、实施的最优参数以及对生态影响性进行初步探讨，在室内实验的基础上，推演得到海洋牧场大面积实施的技术参数。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本实用新型海洋储碳实验装置一实施例的结构示意图；
26.图2为图1中a处的局部放大图。
27.附图标号说明：
28.标号名称标号名称100实验装置254第二输出管路1反应装置2541渗透孔1a反应箱26泵体11反应箱的上层26a蠕动泵12反应箱的中层3二氧化碳供气装置13反应箱的底层31二氧化碳供气瓶14密封盖32气体流量计15密封孔33供气管道16通气孔4监测装置2输入系统41温度检测装置21第一输入装置42ph检测装置22第二输入装置43气体浓度检测装置23第三输入装置5回收装置24第四输入装置51废物收集装置25连接管路52回收装置251中间管路53流出管道252输入管路6阀门253第一输出管路61三通阀门
29.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
32.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
33.海洋中绿色植物可利用光合作用吸收二氧化碳是众所周知的，但是对微生物对有
机质的惰性转化和微生物消耗有机质诱导碳酸盐沉淀实现碳储存的研究还鲜有研究，针对海洋储碳技术的实验室实验装置更是未见报道。而对储碳装置的研究，大多是针对陆上碳吸收装置介绍的，并未出现针对海洋碳吸收装置的研究。
34.鉴于此，本实用新型提出一种海洋储碳技术实验装置，针对海洋的碳吸收进行研究，可以做到先在室内模拟的基础上研究储碳效率、实施的最优参数以及对生态影响性进行初步探讨，在室内实验的基础上，推演得到海洋牧场大面积实施的技术参数。图1至图2为本实用新型提供的海洋储碳技术实验装置的一实施例，请参阅图1至图2，海洋储碳技术实验装置100包括反应装置1、输入系统2、二氧化碳供气装置3及监测装置4，反应装置1包括反应箱1a，所述反应箱1a自下至上分为底层13、中层12和上层11，所述反应箱的底层13用以容设砂碳混合物，所述反应箱的中层12用以容设海水模拟物，所述反应箱的上层11用以容设反应气体，所述反应气体包括二氧化碳气体。所述输入系统2包括多个输入装置，所述多个输入装置包括第一输入装置21、第二输入装置22和第三输入装置23，所述第一输入装置21与所述反应箱的中层12连通，用以输入初始培养物，所述第二输入装置22与所述反应箱的中层12连通，用以输入培养物的裂解物，所述第三输入装置23与所述反应箱的底层13连通，用以输入细菌培养物。二氧化碳供气装置3包括二氧化碳供气瓶21，所述二氧化碳供气瓶21与所述反应箱的上层11连通，用以输入二氧化碳气体，监测装置4用以时刻检测所述反应箱内与反应相关的指标参数。
35.本实用新型提出一种海洋储碳技术实验装置，该实验装置包括反应箱1a、输入系统2、二氧化碳输入装置3和监测装置4，海洋储碳的各项反应均在反应箱中1a进行，监测装置4开启并时刻监测反应箱1a内与反应有关的指标参数，反应箱包括上层、中层和底层，反应箱的底层13设有砂碳混合物。二氧化碳输入装置与反应箱的上层11连通，向反应箱1a中输入二氧化碳气体。输入系统2包括多个输入装置，多个输入装置包括第一输入装置21、第二输入装置22和第三输入装置23，第一输入装置21、第二输入装置22与反应箱的中层12连通，第一输入装置21为反应提供初始培养物，在培养物培养完成后第二输入装置22输入反应物裂解物，进行反应。第三输入装置23与反应箱的底层13连通，为海洋储碳反应提供细菌培养物，利用模拟海洋环境培养细菌，实验海洋环境的储碳。通过本实用新型的实验装置，针对海洋的碳吸收进行研究，可以做到先在室内模拟的基础上研究储碳效率、实施的最优参数以及对生态影响性进行初步探讨，在室内实验的基础上，推演得到海洋牧场大面积实施的技术参数。在本实施例中，反应箱的上层11约占反应箱1a高度的1/5，反应箱的底层13约占反应箱1a高度的1/4至1/5，砂碳混合物包括但不限于砂子、活性炭的混合物，填充的砂子和活性炭以1：1混合，填充的砂子模拟海底沉积物环境，砂子内部混合的活性炭可吸附固定细菌。
36.具体地，在本实施例中，所述第一输入装置21用以输入微藻培养物，所述第二输入装置22用以输入微藻裂解物，所述第三输入装置23用以输入细菌。第一输入装置21为微藻培养液储液罐，地球上的50％的光合作用是由海洋藻类完成的，海藻能够有效地利用太阳能，通过光合作用固定二氧化碳，将无机碳溶解转化为有机碳，并且微藻具有生长快，大量，无污染的特点。第二输入装置22在为微藻裂解物液储液罐，微藻裂解液中包括但不限于可快速裂解微藻的细菌、病毒、古菌等，第三输入装置23为细菌培养物储液罐，细菌为可以消耗有机质的厌氧细菌，可以进行培养。
37.进一步地，在本实施例中，所述多个输入装置还包括第四输入装置24，所述第四输入装置24与所述反应箱的中层12连通，用以向所述反应箱的中层12输入海水模拟物。海水模拟物为海水，第四输入装置24为海水储液罐，与反应箱的中层12连通，向所述反应箱1a的中层12输入海水，用于模拟海洋环境。海水或海水模拟物加入反应箱1a的方式也不限于使用第四输入装置24，根据实际情况需要，也可以使用其他方式加入反应箱1a中进行反应，如直接向反应箱1a中通入海水等。
38.本实用新型的实施例中，所述二氧化碳供应装置2包括二氧化碳供气瓶21和气体流量计22，所述二氧化碳供气瓶21的出气口设有气体流量计22，用于监测气体流量，通过监测到的气体流量结合反应箱1a内的反应情况，可以通过阀门6调节二氧化碳供气瓶21的出气量。
39.结合参阅图1和图2，所述输入系统2还包括连接管路25，所述连接管路25包括中间管路251、多个输入管路252、第一输出管路253和第二输出管路254，所述多个输入管路252的一端对应连接所述多个输入装置设置的输出端，另一端均与所述中间管路251连接，且所述多个输入管路252上或者所述多个输入装置的输出端上均设置有第一控制阀。所述第一输出管路253和第二输出管路254，一端与所述中间管路251连接，另一端对应与所述反应箱的中层12和底层13连接，所述两个输出管路上均设有第二控制阀。其中，所述中间管路251上设置有泵体26。
40.管路的设置中，多个输入管路252的一端连通多个输入装置，另一端连通中间管路251，共用一个中间管路252，使结构更加简洁，方便控制反应物，使得反应物的先后添加顺序更加清晰，反应物添加进入反应箱的部分也不容易出错，保证实验进行的顺利。泵体26为蠕动泵26a，蠕动泵26a设于中间管路251上，蠕动泵26a可以更加精确的控制泵入的反应物数量，除蠕动泵26a外，其他能达到蠕动泵26a效果的装置均可代替蠕动泵26a。
41.进一步地，请结合参阅图2，所述第二输出管路254的一部分伸入至所述反应箱的底层13内，所述第二输出管路254伸入所述反应箱的底层13的部分上设有渗透孔2541。渗透孔2541方便细菌均匀的流动在第二输出管路254中，便于细菌进行渗透和进行反应。
42.具体地，在本实施例中，第二输出管路254设于砂碳混合物中，使砂碳混合物可以吸附通入第二输出管路254中的细菌，使细菌不会被水流冲走。第一控制阀和第二控制阀在本实施例中均使用阀门6，另外在本实施例中，第三输入装置23的输出管路上的阀门为三通阀门61，在其他实施例中可以根据实际需要调整阀门类型。
43.结合参阅图1，在本实用新型实施例中，所述海洋储碳技术实验装置还包括回收装置5，所述回收装置5包括废物收集装置51和回流装置52，所述废物收集装置51与所述反应箱的中层12连通，所述回流装置52与所述反应箱的底层13连通。
44.进一步的，所述输入系统还包括连接管路25，所述连接管路25连接所述多个输入装置与所述反应箱的底层13和中层12设置；所述回流装置52包括进口和出口，所述进口与所述反应箱的底层13连通，所述出口与所述中间管路251连通，所述回流装置52中的回收物通过所述连接管路25直接输入反应箱的底层13中进行反应。
45.具体的，在本实施例中，连接管路25包括第二输出管路254，所述废物收集装置5包括废液收集罐和细菌收集罐，废液收集装罐与流出管道53连通，所述回流装置52的进口与所述细菌收集罐连通，所述回流装置52的出口连通到三通阀门61上，通过三通阀门61的控
制使回收的细菌通过泵体26和第二输出管路254回流进反应箱的底层13进行继续反应，节约反应材料。
46.结合参阅图1，所述反应箱1a上设有密封孔15和通气孔16，所述密封孔15用于向所述反应箱1a中添加反应物，所述通气孔16用于释放所述反应箱1a内产生的气体，方便添加反应物和保证箱体内的反应环境。
47.在本实施例中，反应箱1a上设有密封盖14，密封孔15和通气孔16贯穿密封盖14设置，密封孔15为橡胶材质，可容许小于1cm直径的针状取样器透过，方便在模型箱1a内部进行取样或者加入样品操作。
48.所述监测装置4包括温度检测装置41，用于检测所述反应箱的中层12的温度；ph值检测装置42，用于检测所述反应箱的中层12的ph值；气体浓度检测装置43，用于检测所述反应箱的上层11内气体的浓度。
49.在本实施例中，温度、ph值和气体浓度检测装置均包括检测和显示两部分，显示部分设于反应箱1a外，检测部分设于反应箱1a内，对反应箱1a内的情况进行实时监控，便于实时调整反应箱1a内的状态。
50.此外，第一输入装置11、第二输入装置12、第三输入装置13和第四输入装置14在通入反应箱1a之前，均需要进行脱氧处理，并且输入装置为透明有机玻璃材质，同样地，废物收集装置51为透明有机玻璃材质，反应箱1a使用透明材质，便于进行光照和观察，第一输出管路253，第二输出管路254和流出管道53连通处均设有过滤装置，避免微藻的流失，但可以使细菌透过。
51.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。