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CN115350578A - 一种藻类碳捕集装置及其使用方法 - Google Patents

一种藻类碳捕集装置及其使用方法 Download PDF

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CN115350578A
CN115350578A CN202211018840.1A CN202211018840A CN115350578A CN 115350578 A CN115350578 A CN 115350578A CN 202211018840 A CN202211018840 A CN 202211018840A CN 115350578 A CN115350578 A CN 115350578A
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颜欣
万玉山
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Changzhou University
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Abstract

本发明公开了一种藻类碳捕集装置及其使用方法，涉及二氧化碳捕集及利用技术领域，该碳捕集装置包括依次连通的初始气源、碳捕集系统、压力控制单元、藻类生物反应单元、一级尾气出口、植物培养单元、二级尾气出口、第一排气口。本发明通过获得特定浓度的二氧化碳气源，在密闭的藻类生物反应单元和植物培养单元中依次进行光合作用，使得通过碳捕集后的二氧化碳被藻类及植物所固定，期间通过监测使得符合条件的二氧化碳进行下一步光合作用或者排出，不符合条件的二氧化碳重新浓缩或者返回上一级继续进行光合作用，两种光合作用相辅相成协同作用，从而大大提高了生物固碳量及固碳效率。

Description

一种藻类碳捕集装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及二氧化碳捕集及利用技术领域，尤其涉及一种藻类碳捕集装置及其使用方法。
背景技术
随着化石能源的大量使用，温室气体的排放量逐年增加，导致了气候变化等诸多环境问题。作为最主要的温室气体，CO2的有效捕集、封存及再利用是实现碳减排的直接手段之一。在众多的碳捕集技术中，化学吸收法最为常见，但其存在能耗高、腐蚀设备等问题。近年来，微藻固碳法由于其环境友好性逐渐引起了人们的重视，但由于CO2溶解度低，微藻固碳效率尚未达到预期。
中国专利《基于生物学的固碳方法》(申请号：202111139061.2)公开了一种碳捕集-藻类/植物培养固碳系统。该碳捕集-藻类/植物培养固碳系统包括：碳捕集装置、藻类生物反应单元和植物培养单元。该专利结合已有的农业大棚进行改造，既可以提高农作物的产量，又可以固碳，一举两得，在计算碳交易价格的基础上，能够大大提高整个体经济性。
中国专利《碳捕集-藻类/植物培养固碳系统》(申请号：202111124583.5)公开了碳捕集-藻类/植物培养固碳系统。该碳捕集-藻类/植物培养固碳系统包括：碳捕集装置、藻类生物反应单元和植物培养单元。该专利通过微藻养殖和植物种植相结合的方式能够梯度利用不同浓度的二氧化碳，从而使一级光合作用和二级光合作用均在较为适应的二氧化碳浓度下进行，从而大幅提高了二氧化碳的利用率，同时还能够提高生物固碳量。但上述专利操作都较为复杂，且该装置效率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为克服上述专利存在的操作较为复杂、固碳效率低下等缺陷，本发明提供一种操作简单、投资较少的藻类碳捕集装置及其使用方法，适用于碳含量较高的污染处理。
为了实现上述目的，本发明提供了一种藻类碳捕集装置，碳捕集装置包括依次连通的初始气源、碳捕集系统、压力控制单元、藻类生物反应单元、一级尾气出口、植物培养单元、二级尾气出口、第一排气口；
一级尾气出口与植物培养单元间设有第一管道，第一管道上设有第一阀门，第一阀门和一级尾气出口之间的第一管道上设有与藻类反应单元连通的第二管道，第二管道上设有第一回流阀；第一阀门和一级尾气出口之间的第一管道上还设有第七管道，第七管道的末端连接有第二排气口，第七管道与第二排气口间设有第三阀门；
二级尾气出口与第一排气口间设有第三管道，第三管道上设有第二阀门，第二阀门和二级尾气出口之间的第三管道上设有与藻类生物反应单元连通的第四管道，第四管道上设有第二回流阀；
藻类生物反应单元内密闭进行一级光合作用，植物培养单元内密闭进行二级光合作用。
优选的，一级尾气出口处设有第一流量感应器，二级尾气出口处设有第二流量感应器。
优选的，第一流量感应器监测到二氧化碳浓度＜400ppm时，第一阀门和第一回流阀关闭，第三阀门开启；当第一流量感应器监测到二氧化碳浓度为400～800ppm时，第一阀门开启，第一回流阀和第三阀门关闭；当第一流量感应器监测到二氧化碳浓度为800～1200ppm时，第一阀门和第三阀门关闭，第一回流阀开启。
优选的，第二流量感应器监测到二氧化碳浓度＜400ppm时，第二阀门开启，第二回流阀关闭；当第二流量感应器监测到二氧化碳浓度＞400ppm时，第二阀门关闭，第二回流阀开启。
优选的，第二阀门和二级尾气出口之间的第三管道还设有与初始气源连通的第六管道，第六管道上设有第四回流阀，当第二流量感应器监测到二氧化碳浓度＞400ppm时，第二阀门和第二回流阀关闭，第四回流阀开启，对二级尾气中的二氧化碳进行浓缩，当第二流量感应器监测到二氧化碳浓度＜400ppm时，第二回流阀和第四回流阀关闭，第二阀门开启。
优选的，第一阀门和一级尾气出口之间的第一管道上还设有与初始气源连通的第五管道，第五管道上设有第三回流阀，当第一流量感应器监测到二氧化碳浓度＞400ppm时，第一阀门、第三阀门和第一回流阀关闭，第三回流阀开启，对一级尾气中的二氧化碳进行浓缩；当第一流量感应器监测到二氧化碳浓度＜400ppm时，第一阀门、第三回流阀和第一回流阀关闭，第三阀门开启。
优选的，碳捕集系统的碳捕集包括如下步骤：(1)从草木灰中提取并分离得到饱和碳酸钾溶液；(2)将所述初始气源通入所述饱和碳酸钾溶液中吸收二氧化碳得到第一溶液；(3)加热所述第一溶液释放二氧化碳气体并收集。
本发明还提供了碳捕集装置的使用方法，包括以下步骤：
S1a：通过碳捕集系统获得初始气源中的二氧化碳气源，通过压力控制单元控制二氧化碳气源中二氧化碳浓度≤1400ppm；
S2a：将二氧化碳气源通入密闭的藻类生物反应单元进行一级光合作用，并通过一级尾气出口排出一级尾气；
S3a：若一级尾气中二氧化碳浓度为800～1200ppm，重新将一级尾气通入藻类生物反应单元进行一级光合作用；若一级尾气中二氧化碳浓度为400～800ppm，将一级尾气通入密闭的植物培养单元进行二级光合作用，并通过二级尾气出口排出二级尾气；
S4a：若二级尾气中二氧化碳浓度≥400ppm，重新将二级尾气通入藻类生物反应单元进行一级光合作用；若二级尾气中二氧化碳浓度＜400ppm，通过第一排气口将二级尾气排空。
本发明还提供了碳捕集装置的另一种使用方法，包括以下步骤：
S1b：通过碳捕集系统获得初始气源中的二氧化碳气源，通过压力控制单元控制二氧化碳气源中二氧化碳浓度≤1400ppm；
S2b：将二氧化碳气源通入密闭的藻类生物反应单元进行一级光合作用，并通过一级尾气出口排出一级尾气；
S3b：若一级尾气中二氧化碳浓度≥400ppm，对一级尾气进行浓缩并重新通入初始气源进行碳捕集；若一级尾气中二氧化碳浓度＜400ppm，通过第二排气口将一级尾气排空。
本发明还提供了碳捕集装置的另一种使用方法，包括以下步骤：
S1c：通过碳捕集系统获得初始气源中的二氧化碳气源，通过压力控制单元控制二氧化碳气源中二氧化碳浓度≤1400ppm；
S2c：将二氧化碳气源通入密闭的藻类生物反应单元进行一级光合作用，并通过一级尾气出口排出一级尾气；
S3c：若一级尾气中二氧化碳浓度为800～1200ppm，重新将一级尾气通入藻类生物反应单元进行一级光合作用；若一级尾气中二氧化碳浓度为400～800ppm，将一级尾气通入密闭的植物培养单元进行二级光合作用，并通过二级尾气出口排出二级尾气；
S4c：若二级尾气中二氧化碳浓度≥400ppm，对二级尾气进行浓缩并重新通入初始气源进行碳捕集；若二级尾气中二氧化碳浓度＜400ppm，通过第一排气口将二级尾气排空。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明可有效地提高现有技术的固碳能力及处理效率，并且可在农业大棚中就地取材，不再过于依靠传统的设备，节约了储存成本及传送成本，增加了系统的经济性；
应用本发明的技术方案，通过碳捕集系统和压力控制单元获得特定浓度的二氧化碳气源。然后在藻类生物反应单元和植物培养单元的密闭空间中依次通过光合作用，使得通过碳捕集后的二氧化碳碳源被藻类及植物培养单元所固定，同时通过对尾气进行监测，精确控制排放到每一级的二氧化碳流量，使得符合条件的二氧化碳进行下一步光合作用或者排出，不符合条件的二氧化碳重新浓缩或者返回上一级继续进行光合作用，且两种光合作用相辅相成协同作用，从而大大提高了生物固碳量及固碳效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理，其中：
图1为本发明提供的一种藻类碳捕集装置的工作流程图；
图2为本发明设计的一种回流阀管道系统的结构示意图。
附图标记：
1、碳捕集系统；2、压力控制单元；3、藻类生物反应单元；4、第一阀门；5、第二阀门；6、植物培养单元；7、第一排气口；8、初始气源；9、一级尾气出口；10、二级尾气出口；11、第二管道；12、第四管道；13、第五管道；14、第六管道；15、第一流量传感器；16、第三回流阀；17、第一回流阀；18、第一管道；19、第二流量传感器；20、第四回流阀；21、第二回流阀；22、第三管道；23、第二排气口；24、第三阀门；25、第七管道；26、进气口；27、入口导叶；28、一级压缩装置；29、二级压缩装置；30、第一流量监测器；31、第一出气口；32、回流阀系统。
具体实施方式
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
正如背景技术所描述的，现有的生物固碳法存在固碳效率不太高的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种基于生物学的固碳方法，该固碳方法包括：通过初始气源8，采用碳捕集系统1，获得二氧化碳气源，可先通过压力控制单元2使得二氧化碳浓度≤1400ppm，将符合条件的二氧化碳通过管道进入藻类生物反应单元3，使藻类在密闭空间中进行一级光合作用，并通过一级尾气出口9排出一级尾气，将藻类生物反应单元3中的二氧化碳通过第一管道18进入植物培养单元6，使植物在密闭空间中进行二级光合作用，并通过二级尾气出口10排出二级尾气；其中，一级光合作用的大部分二氧化碳来源于碳捕集后收集的二氧化碳气源，少部分来源于植物培养单元6的回流二氧化碳，二级光合作用的二氧化碳来源于藻类生物反应单元3作用后的二氧化碳气源。
在上述两种光合作用轮番作用时，可以利用二氧化碳初始气源8提供藻类生物反应单元3一级光合作用所需大部分二氧化碳，利用藻类的高光合作用效率进行高效固碳，然后再利用一级光合作用处理后的二氧化碳提供植物培养单元6二级光合作用所需二氧化碳，利用农作物进行进一步固碳，该分级固碳方式对二氧化碳的利用率更高效。
本实施例中，为了更好地控制一级尾气和二级尾气中二氧化碳的浓度，可使用二氧化碳第一流量传感器15监测一级尾气中二氧化碳的浓度，使用第二流量传感器19监测二级尾气中二氧化碳的浓度。
本实施例中，装置的运行机制包括但不限于如下所述：
1、第一种方式：
当藻类生物反应单元3中进行一级光合作用后的一级尾气中二氧化碳的浓度为800ppm～1200ppm时，关闭第三阀门24、第一阀门4、第三回流阀16，通过第二管道11和第一回流阀17链接一级尾气重新通入藻类生物反应单元3进行一级光合作用；当藻类生物反应单元3中进行一级光合作用后的一级尾气中二氧化碳的浓度为400ppm～800ppm时，关闭第一回流阀17、第三阀门24、第三回流阀16，通过第一管道18和第一阀门4链接一级尾气通入到植物反应单元6中进行二级光合作用；通过对一级尾气中二氧化碳的浓度进行监测，不仅实时检测藻类一级光合作用的处理效率，更能更好地输送指定浓度的二氧化碳给植物培养单元6。
当植物培养单元6进行二级光合作用后二级尾气中二氧化碳的浓度≥400ppm时，关闭第二阀门5、第四回流阀20，通过第四管道12和第二回流阀21链接二级尾气重新通入藻类生物反应单元3，使二级尾气再次参与一级光合作用，当二级尾气中二氧化碳的浓度＜400ppm时，关闭第四回流阀20、第二回流阀21，通过第三管道22和第二阀门5将二级尾气通入第一排气口7排出。通过上述的方法能够实现二氧化碳的分级固定，从而大大提高了生物固碳量和固碳效率。
2、第二种方式：
当一级尾气出口9中二氧化碳的浓度≥400ppm时，对一级尾气进行浓缩，得到二氧化碳浓缩气，通过第五管道13和第三回流阀16将一级尾气的二氧化碳浓缩气重新链接到初始气源8，作为制备二氧化碳气源的部分初始气源8，还可以通过第二管道11和第一回流阀17将二氧化碳浓缩气重新链接到藻类生物反应单元3作为一级光合作用的部分二氧化碳来源；当一级尾气出口9中二氧化碳的浓度＜400ppm时，可以直接通过第七管道25和第三阀门24将一级尾气通入第二排气口23，将一级尾气排空以达到处理过高浓度二氧化碳的目的。
3、第三种方式：
当藻类生物反应单元3中进行一级光合作用后的一级尾气中二氧化碳的浓度为800ppm～1200ppm时，关闭第三阀门24、第一阀门4、第三回流阀16，通过第二管道11和第一回流阀17链接一级尾气重新通入藻类生物反应单元3进行一级光合作用；当藻类生物反应单元3中进行一级光合作用后的一级尾气中二氧化碳的浓度为400ppm～800ppm时，关闭第一回流阀17、第三阀门24、第三回流阀16，通过第一管道18和第一阀门4链接一级尾气通入到植物反应单元6中进行二级光合作用；当植物二级光合作用后二级尾气出口10中二氧化碳的浓度≥400ppm时，对二级尾气进行浓缩，通过第六管道14和第四回流阀20将二级尾气的二氧化碳浓缩气同样重新链接到初始气源8，作为制备二氧化碳气源的部分初始气源8，还可以通过第四管道12和第二回流阀21将二氧化碳浓缩气重新链接到藻类生物反应单元3作为一级光合作用的部分二氧化碳来源；当二级尾气出口10中二氧化碳的浓度＜400ppm时，通过第三管道22和第二阀门5将二级尾气通入第一排气口7，将二级尾气排空以达到处理过高浓度二氧化碳的目的。
上述浓缩过程中采用的方法可以是本领域内常见的方法，包括但不限于使用往复压缩机和吸附-解吸附法进行二氧化碳的浓缩。
本实施例中，如图2所示为本发明设计的位于一级尾气出口9至植物培养单元6之间的一种回流阀管道系统32的结构示意图，当需要浓缩二氧化碳时使用。比如在第二种运行方式中，在一级尾气中的二氧化碳于第一管道18中向植物反应单元6输入时，当一级尾气中的二氧化碳(浓度≥400ppm)时，回流阀管道系统32开启浓缩，将二氧化碳首先于进气口26进入入口导叶27中，入口导叶27处设置压力计实时监控所输入的二氧化碳浓度以及保证安全。接着二氧化碳进入一级压缩装置中，通过气体压缩机进行第一次压缩工作，随后通过二级压缩装置进行二次压缩。整个压缩过程分为两步的目的是为了防止一次性压缩气体导致机器功耗消耗过大而损坏机器，以及为了能更好地达到压缩气体方便后续测量气体浓度的目的。之后通过与二级压缩装置相连的第一出气口31，将二氧化碳通过第三回流阀16将其通入第五管道13中，使其回到初始气源8中继续进行碳捕集。若一级尾气中二氧化碳浓度达标(浓度＜400ppm)，则回流阀管道系统32不开启浓缩，二氧化碳直接通过第七管道25和第二排气口23释放。同样的，在二级尾气出口10和第一排气口7之间也设有此回流阀管道系统32，比如在第三种运行方式中，如若二级尾气中二氧化碳(浓度≥400ppm)，回流阀管道系统32开启浓缩，将二级尾气中二氧化碳浓缩并通过第四回流阀20和第六管道14向初始气源8回流，如若二级尾气中二氧化碳(浓度＜400ppm)，则直接通过第三管道22和第一排气口7排出。
本实施例中，上述碳捕集过程包括从包含二氧化碳的原料气的混合气中捕集初始气源8，混合气还包括一级尾气和二级尾气中至少一者。实现了对二氧化碳的充分捕集和利用。含二氧化碳的初始气源8可以是任何含有二氧化碳的气体或者二氧化碳富集气。
本实施例中，藻类一级光合作用所使用的设备包括用于培养藻类的藻类培养器和用于干燥、分离从藻类培养器中转移所培养藻类的藻类分离器，其中，藻类培养器包括：彼此串联和并联连接的多个藻类培养槽，以培养其中接收的藻类，以及通过二氧化碳供应管连接至藻类培养槽的一侧的二氧化碳供应单元，以供给藻类培养槽中接收的藻类。其中，藻类培养槽包括串联或并联连接藻类培养槽的多个连接管,并且营养物供应单元通过营养物供应管与藻类培养槽的一侧连接。
本实施例中，在一级光合作用中，藻类为天然藻类或合成藻。藻类所选择的种类包括螺旋藻、角毛藻、小球藻、颤藻等。本发明采用的合成藻类具有以下特点：(1)藻类生长速度快，生长周期短，能够大规模进行培养；(2)藻类固碳能力强的同时所需成本和能耗低；(3)藻类在经行固碳的同时可以吸收氮磷化合物已经重金属等，起到对环境良好的净化作用。
本实施例中，还设有稳压排风装置，包括一级稳压排风装置和二级稳压排风装置。藻类生物反应单元3设置有对角设置的一级二氧化碳入口和一级稳压排风装置，植物培养单元6设置有对角设置的二级二氧化碳入口和二级稳压排风装置。一级稳压排风装置中设置有第一流量传感器15，二级稳压排风装置中设置有第二流量传感器19。一级二氧化碳入口用于通入初始气源8所接入并经过碳捕集系统1的二氧化碳，二级二氧化碳入口用于通入藻类生物反应单元3处理后一级尾气中的二氧化碳。一级稳压排风装置的第一流量传感器15和二级稳压排风装置的第二流量传感器19均用于测定经过其的二氧化碳的浓度。气体经过稳压排风装置时，其中的二氧化碳流量传感器将对经过稳压排风装置的气体中二氧化碳浓度进行检测，当二氧化碳浓度≥400ppm时，可以对该部分二氧化碳进行捕集回收，比如通过前述的对一级尾气或二级尾气进行浓缩，得到二氧化碳浓缩气，以及将二氧化碳浓缩气作为制备初始气源的部分原料气；当二氧化碳浓度＜400ppm时，利用稳压排风装置排空。当藻类生物反应单元3的一级稳压排风装置的第二出气口与植物培养单元6的二级二氧化碳入口相连时，在藻类生物反应单元3的顶部的端设置一级稳压排风装置，该一级稳压排风装置用于排出一级尾气，同时在其对角的位置设置一级二氧化碳入口作为二氧化碳气源的输入口；在植物培养单元6的顶部的端设置二级稳压排风装置，同时在其对角的位置设置二级二氧化碳入口，且该二级二氧化碳入口与藻类生物反应单元3的一级稳压排风装置的第二出气口相连作为一级尾气出口9。其中一级稳压排风装置中的第一流量传感器15可以监测一级尾气中二氧化碳浓度，当一级尾气中二氧化碳的浓度为400ppm～800ppm时，开启一级稳压排风装置的出风口使一级尾气通过二级二氧化碳入口进入植物培养单元6参与二级光合作用；当一级尾气中二氧化碳的浓度为800ppm～1200ppm时，关闭一级稳压排风装置的出风口使一级尾气通过第一回流阀17和第二管道11重新回到藻类生物反应单元3内再次参与一级光合作用。二级尾气经过二级稳压排风装置时，其中的第二流量传感器19将对二级尾气中二氧化碳浓度进行检测，当二氧化碳浓度≥400ppm时，需要对该部分二氧化碳进行捕集回收，通过前述的对二级尾气进行浓缩，得到二氧化碳浓缩气，以及将二氧化碳浓缩气作为制备二氧化碳气源的至少部分原料气，或者将二氧化碳浓缩气作为一级光合作用的至少部分二氧化碳来源返回藻类生物反应单元3。当二氧化碳浓度＜400ppm时，利用二级稳压排风装置排空。
由于自然光源的强度易受气候影响，故而光照强度不易控制，可通过将自然光源与人造光源进行结合，如此便能够通过人造光源补偿自然光源的强度变化，从而有利于保证整个工艺的固碳效果，同时可以提高整个工艺的清洁性和经济性。人造光源可由清洁能源供电，清洁能源包括但不限于由光伏发电、风能发电、地热能发电、生物质发电或水力发电获得的能源。当使用自然光源时，可将光伏器件设置在藻类生物反应单元3和植物培养单元6的顶部，或在藻类生物反应单元3和植物培养单元6的向阳侧表面的上部，以保证藻类和农作物可最大限度地吸收到自然光源。
本实施例中，基于生物学的固碳方法中碳捕集过程可以选用本领域常用的碳捕集方式，常用的二氧化碳捕集技术主要有溶剂吸收技术和固体吸附剂技术。胺类溶剂吸收技术是一种常用的二氧化碳捕集技术，主要有：传统胺类吸收工艺、受阻胺吸收工艺等。但常用的胺类溶剂吸收捕集技术有明显的缺点，如：需要大量的溶剂、胺类具有腐蚀性、易降解等。因此本实施例中还可以使用另一种碳捕集方法，步骤包括：(1)从各种植物壳烧成的草木灰中提取，草木灰中含有碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等可溶性盐，加水用沉淀、过滤的方法可加以分离可得到饱和碳酸钾溶液；(2)将待处理气体吹入饱和碳酸钾溶液中，溶液可吸收二氧化碳生成碳酸氢钾；(3)加热该溶液使之又分解出二氧化碳，释放二氧化碳气体并收集。这种碳捕集的方法成本低廉、天然无污染，且步骤(3)中加热过程中的余热可以用于冬天维持密闭空间适合植物微藻生长所需的恒定温度。
本实施例中，为了进一步完善整个工艺流程，还可以采用智能装置对整个藻类碳捕集装置的温度、光照、流量等进行精确控制。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种藻类碳捕集装置，其特征在于，所述碳捕集装置包括依次连通的初始气源、碳捕集系统、压力控制单元、藻类生物反应单元、一级尾气出口、植物培养单元、二级尾气出口、第一排气口；
所述一级尾气出口与所述植物培养单元间设有第一管道，所述第一管道上设有第一阀门，所述第一阀门和所述一级尾气出口之间的所述第一管道上设有与所述藻类反应单元连通的第二管道，所述第二管道上设有第一回流阀；所述第一阀门和所述一级尾气出口之间的所述第一管道上还设有第七管道，所述第七管道的末端连接有第二排气口，所述第七管道与所述第二排气口间设有第三阀门；
所述二级尾气出口与所述第一排气口间设有第三管道，所述第三管道上设有第二阀门，所述第二阀门和所述二级尾气出口之间的所述第三管道上设有与所述藻类生物反应单元连通的第四管道，所述第四管道上设有第二回流阀；
所述藻类生物反应单元内密闭进行一级光合作用，所述植物培养单元内密闭进行二级光合作用。
2.根据权利要求1所述的一种藻类碳捕集装置，其特征在于，所述一级尾气出口处设有第一流量感应器，所述二级尾气出口处设有第二流量感应器。
3.根据权利要求2所述的一种藻类碳捕集装置，其特征在于，当所述第一流量感应器监测到二氧化碳浓度＜400ppm时，所述第一阀门和所述第一回流阀关闭，所述第三阀门开启；当所述第一流量感应器监测到二氧化碳浓度为400～800ppm时，所述第一阀门开启，所述第一回流阀和所述第三阀门关闭；当所述第一流量感应器监测到二氧化碳浓度为800～1200ppm时，所述第一阀门和所述第三阀门关闭，所述第一回流阀开启。
4.根据权利要求3所述的一种藻类碳捕集装置，其特征在于，当所述第二流量感应器监测到二氧化碳浓度＜400ppm时，所述第二阀门开启，所述第二回流阀关闭；当所述第二流量感应器监测到二氧化碳浓度＞400ppm时，所述第二阀门关闭，所述第二回流阀开启。
5.根据权利要求3所述的一种藻类碳捕集装置，其特征在于，所述第二阀门和所述二级尾气出口之间的所述第三管道还设有与所述初始气源连通的第六管道，所述第六管道上设有第四回流阀，所述第二流量传感器和所述第四回流阀之间设有回流阀管道系统，当所述第二流量感应器监测到二氧化碳浓度＞400ppm时，所述第二阀门和所述第二回流阀关闭，所述第四回流阀和所述回流阀管道系统开启，对二级尾气中的二氧化碳进行浓缩，当所述第二流量感应器监测到二氧化碳浓度＜400ppm时，所述第二回流阀和所述第四回流阀关闭，所述第二阀门开启。
6.根据权利要求2所述的一种藻类碳捕集装置，其特征在于，所述第一阀门和所述一级尾气出口之间的所述第一管道上还设有与所述初始气源连通的第五管道，所述第五管道上设有第三回流阀，所述第一流量传感器和所述第三回流阀之间设有所述回流阀管道系统，当所述第一流量感应器监测到二氧化碳浓度＞400ppm时，所述第一阀门、所述第三阀门和所述第一回流阀关闭，所述第三回流阀和所述回流阀管道系统开启，对一级尾气中的二氧化碳进行浓缩；当所述第一流量感应器监测到二氧化碳浓度＜400ppm时，所述第一阀门、所述第三回流阀和所述第一回流阀关闭，所述第三阀门开启。
7.根据权利要求1所述的一种藻类碳捕集装置，其特征在于，所述碳捕集系统的碳捕集包括如下步骤：(1)从草木灰中提取并分离得到饱和碳酸钾溶液；(2)将所述初始气源通入所述饱和碳酸钾溶液中吸收二氧化碳得到第一溶液；(3)加热所述第一溶液释放二氧化碳气体并收集。
8.根据权利要求1～7任一项所述碳捕集装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1a：通过所述碳捕集系统获得所述初始气源中的二氧化碳气源，通过所述压力控制单元控制所述二氧化碳气源中二氧化碳浓度≤1400ppm；
S2a：将所述二氧化碳气源通入密闭的所述藻类生物反应单元进行所述一级光合作用，并通过所述一级尾气出口排出所述一级尾气；
S3a：若所述一级尾气中二氧化碳浓度为800～1200ppm，重新将所述一级尾气通入所述藻类生物反应单元进行所述一级光合作用；若所述一级尾气中二氧化碳浓度为400～800ppm，将所述一级尾气通入密闭的所述植物培养单元进行所述二级光合作用，并通过所述二级尾气出口排出所述二级尾气；
S4a：若所述二级尾气中二氧化碳浓度≥400ppm，重新将所述二级尾气通入所述藻类生物反应单元进行所述一级光合作用；若所述二级尾气中二氧化碳浓度＜400ppm，通过所述第一排气口将所述二级尾气排空。
9.根据权利要求1～7任一项所述碳捕集装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1b：通过所述碳捕集系统获得所述初始气源中的二氧化碳气源，通过所述压力控制单元控制所述二氧化碳气源中二氧化碳浓度≤1400ppm；
S2b：将所述二氧化碳气源通入密闭的所述藻类生物反应单元进行所述一级光合作用，并通过所述一级尾气出口排出所述一级尾气；
S3b：若所述一级尾气中二氧化碳浓度≥400ppm，对所述一级尾气进行浓缩并重新通入所述初始气源进行碳捕集；若所述一级尾气中二氧化碳浓度＜400ppm，通过所述第二排气口将所述一级尾气排空。
10.根据权利要求1～7任一项所述碳捕集装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1c：通过所述碳捕集系统获得所述初始气源中的二氧化碳气源，通过所述压力控制单元控制所述二氧化碳气源中二氧化碳浓度≤1400ppm；
S2c：将所述二氧化碳气源通入密闭的所述藻类生物反应单元进行所述一级光合作用，并通过所述一级尾气出口排出所述一级尾气；
S3c：若所述一级尾气中二氧化碳浓度为800～1200ppm，重新将所述一级尾气通入所述藻类生物反应单元进行所述一级光合作用；若所述一级尾气中二氧化碳浓度为400～800ppm，将所述一级尾气通入密闭的所述植物培养单元进行所述二级光合作用，并通过所述二级尾气出口排出所述二级尾气；
S4c：若所述二级尾气中二氧化碳浓度≥400ppm，对所述二级尾气进行浓缩并重新通入所述初始气源进行碳捕集；若所述二级尾气中二氧化碳浓度＜400ppm，通过所述第一排气口将所述二级尾气排空。
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