【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微生物發酵，具體地說是一種利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置。
技術介紹
1、隨著社會經濟發展，大氣中的二氧化碳濃度不斷上升，而二氧化碳的大規模脫除與綜合利用已經成為能源決策和能源管理領域不可回避的重要問題之一。
2、現有技術中，化學催化方法(如費托合成法)可用于將含有二氧化碳、一氧化碳和/或氫氣的氣體如工業廢氣或合成氣等轉化成各種燃料和化學品，而隨著技術發展，對上述氣體能夠進行生物固定的微生物氣體發酵法也逐漸獲得推廣應用，相比于化學催化法，微生物氣體發酵法的工藝條件溫和，能量消耗低，產物特異性高，產量高且耐毒性更強，因而具有良好的發展前景。
3、在生物
，食氣微生物發酵被認為是一種有前景的co2吸收利用方法，食氣微生物是一類主要的化能固碳菌，屬于革蘭氏陽性的厭氧梭狀芽胞桿菌，目前已知的食氣微生物包括揚氏梭菌(又有譯名為永達爾梭菌，clostridium?ljungdahlii)、自產醇梭菌(clostridium?autoethanogenum)、食一氧化碳梭菌(clostridiumcarboxidivorans)和伍氏醋酸桿菌(acetobacterium?woodii)等。食氣微生物除了固定co/co2等c1氣體外，其經過一系列催化反應后還能夠轉化為重要的代謝中間體——乙酰輔酶a，然后再通過各分支代謝途徑合成各種產物，如乙酸、乙醇、丁醇、己醇等多種化學品和燃料，因此具有很好的工業應用前景。
4、但現有技術中用于食氣微生物發酵的罐體多為單罐發酵系統，其co2
5、cn112300971b專利中公開了一種高通量基因合成法提高食氣梭菌一氧化碳利用率的方法，但該方法中工程化的食氣梭菌的一氧化碳利用率為≥30.0％，較佳地為≥37.5％，更佳地為≥40.0％。
6、cn105039416b的專利中公開了一種提高厭氧食氣微生物發酵效率的方法，其發酵體系依然為單罐體系，但該方法在發酵體系中對厭氧食氣微生物的菌液用中空纖維素膜進行過濾截留，再用培養基進行反向沖洗后并對截留菌體再次進行發酵，進而實現多次連續發酵效果，但由該專利的實施例中可知，該方法的乙醇等醇類物質產量還有待進一步提高。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其采用多個體積依次減半的發酵罐串聯實現co2多級利用，同時針對不同體積罐體情況分別設計了不同類型的攪拌軸結構，可以一次性將co2的吸收利用率提高至90％以上，同時醇類產物的產量也大幅提升。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：
3、一種利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，包括第一發酵罐、第二發酵罐、第三發酵罐、第四發酵罐和儲氣罐，其中第一發酵罐內部設有第一攪拌軸，并且第一攪拌軸上設有帶槳葉曝氣孔的曝氣攪拌槳，第一攪拌軸內部設有第一氣道，且儲氣罐通過進氣管路與第一氣道上端連通，第一攪拌軸的軸壁上設有連通第一氣道和曝氣攪拌槳內腔的連接孔道，第二發酵罐內部設有第二攪拌軸，且第二攪拌軸下端設有帶多個氣體噴嘴組件的噴氣管a，第二攪拌軸內部設有第二氣道，且第一發酵罐上端通過第一出氣管路與第二氣道上端連通，第二氣道下端與噴氣管a的內腔連通，第三發酵罐內部設有第三攪拌軸，且第三攪拌軸下端設有帶多個噴氣嘴的噴氣管b，第三攪拌軸內部設有第三氣道，且第二發酵罐上端通過第二出氣管路與第三氣道上端連通，第三氣道下端與噴氣管b的內腔連通，第三攪拌軸上設有蜂窩狀導流筒，第四發酵罐內部設有第四攪拌軸，且第四攪拌軸下端設有帶曝氣孔的曝氣管，第四攪拌軸內部設有第四氣道，且第三發酵罐上端通過第三出氣管路與第四氣道上端連通，第四氣道下端與曝氣管內腔連通，第一發酵罐、第二發酵罐、第三發酵罐和第四發酵罐依次通過對應的發酵液管路連接且體積依次減半，第一發酵罐上端、第二發酵罐上端、第三發酵罐上端和第四發酵罐上端均設有發酵液補料管。
4、所述氣體噴嘴組件包括縮徑噴嘴、連接架和噴桿，其中所述噴桿一端設有吸入噴嘴，另一端設有輸出噴嘴，所述縮徑噴嘴安裝于所述噴氣管a上，且所述縮徑噴嘴和吸入噴嘴分設于所述連接架兩側。
5、所述第一發酵罐上端設有第一出氣口，且所述第一出氣口通過第一出氣管路與所述第二氣道上端連通，所述第二發酵罐上端設有第二出氣口，且所述第二出氣口通過第二出氣管路與所述第三氣道上端連通，所述第三發酵罐上端設有第三出氣口，且所述第三出氣口通過第三出氣管路與所述第四氣道上端連通，所述第四發酵罐上端設有第四出氣口，且所述第四出氣口與一個氣體輸出管路相連。
6、所述進氣管路上設有進氣流量計，所述氣體輸出管路上設有氣體輸出流量計，所述第一出氣管路、第二出氣管路、第三出氣管路上均設有出氣流量控制閥。
7、所述第一發酵罐上端設有投料口，所述第一發酵罐一側設有第一進液口，所述第二發酵罐一側設有第二出液口、另一側設有第二進液口，所述第三發酵罐一側設有第三出液口、另一側設有第三進液口，所述第四發酵罐一側設有第四出液口，其中所述第一進液口通過第一發酵液管路與所述第二出液口連接，所述第二進液口通過第二發酵液管路與所述第三出液口連接，所述第三進液口通過第三發酵液管路與所述第四出液口連接，另外所述第一發酵罐下端、第二發酵罐下端、第三發酵罐下端和第四發酵罐下端均設有出料口。
8、所述第一發酵液管路、第二發酵液管路、第三發酵液管路上均設有發酵液流量計和發酵液管路控制閥。
9、所述第一發酵罐上端設有第一補料口，所述第二發酵罐上端設有第二補料口，所述第三發酵罐上端設有第三補料口，所述第四發酵罐上端設有第四補料口，所述第一補料口、第二補料口、第三補料口和第四補料口分別通過對應的發酵液補料管與一個補料總管相連，所述補料總管與一個補料罐連接，所述發酵液補料管設有補料流量控制閥。
10、所述第一發酵罐上端設有驅動第一攪拌軸轉動的第一驅動組件，所述第二發酵罐上端設有驅動第二攪拌軸轉動的第二驅動組件，所述第三發酵罐上端設有驅動第三攪拌軸轉動的第三驅動組件，所述第四發酵罐上端設有驅動第四攪拌軸轉動第四驅動組件。
11、所述第一驅動組件、第二驅動組件、第三驅動組件和第四驅動組件結構相同，均包括攪拌減速電機、傳動帶和攪拌軸轉接頭，其中攪拌軸轉接頭內部設有轉動軸套套裝于對應管路上，所述攪拌軸轉接頭外側套裝有從動帶輪，所述攪拌減速電機的輸出軸上設有主動帶輪，且所述主動帶輪通過傳動帶與所述從動帶輪連接。
12、所述第一發酵罐、第二發酵罐、第三發酵罐、第四發酵罐上均設有傳感器安裝口和取樣口；所述第一攪拌軸上還設有第一消泡槳，所述第二攪拌軸上還設有第二消泡槳和攪拌槳葉a，所述第三攪拌軸上還設有第三消泡槳，且所述第三消泡槳設于所述蜂窩狀導流筒上側，所述第四攪拌軸上還設有第四消泡槳和攪拌槳葉b。
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【技術保護點】
1.一種利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：包括第一發酵罐(1)、第二發酵罐(2)、第三發酵罐(3)、第四發酵罐(4)和儲氣罐(5)，其中第一發酵罐(1)內部設有第一攪拌軸(103)，并且第一攪拌軸(103)上設有帶槳葉曝氣孔(10321)的曝氣攪拌槳(1032)，第一攪拌軸(103)內部設有第一氣道(1034)，且儲氣罐(5)通過進氣管路(8)與第一氣道(1034)上端連通，第一攪拌軸(103)的軸壁上設有連通第一氣道(1034)和曝氣攪拌槳(1032)內腔的連接孔道(10322)，第二發酵罐(2)內部設有第二攪拌軸(203)，且第二攪拌軸(203)下端設有帶多個氣體噴嘴組件(208)的噴氣管A(207)，第二攪拌軸(203)內部設有第二氣道(2033)，且第一發酵罐(1)上端通過第一出氣管路(9)與第二氣道(2033)上端連通，第二氣道(2033)下端與噴氣管A(207)的內腔連通，第三發酵罐(3)內部設有第三攪拌軸(303)，且第三攪拌軸(303)下端設有帶多個噴氣嘴(308)的噴氣管B(307)，第三攪拌軸(303)內部設有第三氣道，且第二發酵罐(2
2.根據權利要求1所述的利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：所述氣體噴嘴組件(208)包括縮徑噴嘴(2081)、連接架(2085)和噴桿(2083)，其中所述噴桿(2083)一端設有吸入噴嘴(2082)，另一端設有輸出噴嘴(2084)，所述縮徑噴嘴(2081)安裝于所述噴氣管A(207)上，且所述縮徑噴嘴(2081)和吸入噴嘴(2082)分設于所述連接架(2085)兩側。
3.根據權利要求1所述的利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：所述第一發酵罐(1)上端設有第一出氣口(104)，且所述第一出氣口(104)通過第一出氣管路(9)與所述第二氣道(2033)上端連通，所述第二發酵罐(2)上端設有第二出氣口(204)，且所述第二出氣口(204)通過第二出氣管路(10)與所述第三氣道上端連通，所述第三發酵罐(3)上端設有第三出氣口(304)，且所述第三出氣口(304)通過第三出氣管路(11)與所述第四氣道上端連通，所述第四發酵罐(4)上端設有第四出氣口(404)，且所述第四出氣口(404)與一個氣體輸出管路相連。
4.根據權利要求2所述的利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：所述進氣管路(8)上設有進氣流量計(801)，所述氣體輸出管路上設有氣體輸出流量計(402)，所述第一出氣管路(9)、第二出氣管路(10)、第三出氣管路(11)上均設有出氣流量控制閥(12)。
5.根據權利要求1所述的利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：所述第一發酵罐(1)上端設有投料口(101)，所述第一發酵罐(1)一側設有第一進液口(106)，所述第二發酵罐(2)一側設有第二出液口(201)、另一側設有第二進液口(202)，所述第三發酵罐(3)一側設有第三出液口(301)、另一側設有第三進液口(302)，所述第四發酵罐(4)一側設有第四出液口(401)，其中所述第一進液口(106)通過第一發酵液管路(13)與所述第二出液口(201)連接，所述第二進液口(202)通過第二發酵液管路(14)與所述第三出液口(301)連接，所述第三進液口(302)通過第三發酵液管路(15)與所述第四出液口(401)連接，另外所述第一發酵罐(1)下端、第二發酵罐(2)下端、第三發酵罐(3)下端和第四發酵罐(4)下端均設有出料口(109)。
6.根據權利要求5所述的利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：所述第一發酵液管路(13)、第二發酵液管路(14)、第三發酵液管路(15)上均設有發酵液流量計(16)和發酵液管路控制閥(17)。
7.根據權利要求1所述的利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：所...
【技術特征摘要】
1.一種利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：包括第一發酵罐(1)、第二發酵罐(2)、第三發酵罐(3)、第四發酵罐(4)和儲氣罐(5)，其中第一發酵罐(1)內部設有第一攪拌軸(103)，并且第一攪拌軸(103)上設有帶槳葉曝氣孔(10321)的曝氣攪拌槳(1032)，第一攪拌軸(103)內部設有第一氣道(1034)，且儲氣罐(5)通過進氣管路(8)與第一氣道(1034)上端連通，第一攪拌軸(103)的軸壁上設有連通第一氣道(1034)和曝氣攪拌槳(1032)內腔的連接孔道(10322)，第二發酵罐(2)內部設有第二攪拌軸(203)，且第二攪拌軸(203)下端設有帶多個氣體噴嘴組件(208)的噴氣管a(207)，第二攪拌軸(203)內部設有第二氣道(2033)，且第一發酵罐(1)上端通過第一出氣管路(9)與第二氣道(2033)上端連通，第二氣道(2033)下端與噴氣管a(207)的內腔連通，第三發酵罐(3)內部設有第三攪拌軸(303)，且第三攪拌軸(303)下端設有帶多個噴氣嘴(308)的噴氣管b(307)，第三攪拌軸(303)內部設有第三氣道，且第二發酵罐(2)上端通過第二出氣管路(10)與第三氣道上端連通，第三氣道下端與噴氣管b(307)的內腔連通，第三攪拌軸(303)上設有蜂窩狀導流筒(309)，第四發酵罐(4)內部設有第四攪拌軸(403)，且第四攪拌軸(403)下端設有帶曝氣孔的曝氣管(4033)，第四攪拌軸(403)內部設有第四氣道，且第三發酵罐(3)上端通過第三出氣管路(11)與第四氣道上端連通，第四氣道下端與曝氣管(4033)內腔連通，第一發酵罐(1)、第二發酵罐(2)、第三發酵罐(3)和第四發酵罐(4)依次通過對應的發酵液管路連接且體積依次減半，第一發酵罐(1)上端、第二發酵罐(2)上端、第三發酵罐(3)上端和第四發酵罐(4)上端均設有發酵液補料管(701)。
2.根據權利要求1所述的利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：所述氣體噴嘴組件(208)包括縮徑噴嘴(2081)、連接架(2085)和噴桿(2083)，其中所述噴桿(2083)一端設有吸入噴嘴(2082)，另一端設有輸出噴嘴(2084)，所述縮徑噴嘴(2081)安裝于所述噴氣管a(207)上，且所述縮徑噴嘴(2081)和吸入噴嘴(2082)分設于所述連接架(2085)兩側。
3.根據權利要求1所述的利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：所述第一發酵罐(1)上端設有第一出氣口(104)，且所述第一出氣口(104)通過第一出氣管路(9)與所述第二氣道(2033)上端連通，所述第二發酵罐(2)上端設有第二出氣口(204)，且所述第二出氣口(204)通過第二出氣管路(10)與所述第三氣道上端連通，所述第三發酵罐(3)上端設有第三出氣口(304)，且所述第三出氣口(304)通過第三出氣管路(11)與所述第四氣道上端連通，所述第四發酵罐(4)上端設有第四出氣口(404)，且所述第四出氣口(404)與一個氣體輸出管路相連。
4.根據權利要求2所述的利用食氣微生物發酵并對二氧化碳吸收利用的裝置，其特征在于：所述進氣管路(8)上設有進氣流量計(801)，所述氣體輸出管路上設有氣體輸出流量計(402)，所述第一出氣管路(9)、第二出氣管路(10)、第三出氣管路(11)上均設有出氣流量控制閥(12)。
5.根據權利要求1所述的利用食氣微生物發酵...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇航，呂明，李福利，司傳煜，杜漢雙，張金剛，王皓明，胡光榮，褚臘林，李晨碩，馮駿，
申請(專利權)人：中國科學院青島生物能源與過程研究所，
類型：發明
國別省市：
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