CN101643700A - 两步法光生物反应器海藻生长***装置 - Google Patents

Abstract

一种两步法光生物反应器海藻生长***装置，由初级光生物反应器、次级光生物反应器、藻液分离器和检测控制***组成，在所说的初级光生物反应器与次极光生物反应器之间接有一套藻液分离器，藻液分离器的过滤器出口的过滤器过滤后藻液输送管道与混合藻液贮罐连接，海藻液输送管道与次极光生物反应器的封闭头连接。采用本发明所说结构的两步法光生物反应器海藻生长***装置，由于初级光生物反应器和次级光生物反应器相对独立，能有效地避免光生物反应器中海藻生长和富集脂质的矛盾，有利于分别使用能促进海藻生长或脂质富集的专用培养液，在不同的光生物反应器中，可实现富含蛋白质和碳水化合物的海藻和富含脂质的海藻产量分别达到最大。

Description

两步法光生物反应器海藻生长***装置

技术领域

一种两步法光生物反应器海藻生长***装置，属于藻类生物技术领域，涉及一种可生产高生物质产量和高生物质含量的海藻，并可以连续进行海藻培养的管道式光生物反应器海藻生长***装置。

背景技术

随着全球经济快速发展，全世界范围内能源消耗量日益增加，而传统能源的资源十分有限，生物质能源作为一种替代能源越来越受到人们关注。研究表明，很多海藻含油量都在20％～50％，某些藻类(干质量)的含油量可达到77％，用海藻生产生物柴油可超过地面油料作物的30倍以上(与单位面积的土地相比)。由于藻类生长是利用二氧化碳作为碳源，藻类在生长过程中可以大量消耗工厂锅炉废气中的二氧化碳，藻类提取海藻油后的剩余物富含脂肪和蛋白质，还可作为动物饲料。因此，利用工业化藻类生产装置，获得大规模生产生物柴油所需要的藻类原料，是目前各国科学家公认解决能源替代的最终方案。

氮是构成植物蛋白质的主要成分，对植物生长发育有重要作用，是与产量最密切的营养元素之一。研究发现：营养液中氮源浓度对藻类生长和脂质含量有较大的影响，提高氮源浓度能促进藻类生长增加蛋白质和碳水化合物的增加，降低氮源浓度能促进藻类体内的脂质含量提高。在氮源缺乏的条件下，可使葡萄藻的干重、叶绿素和蛋白质含量明显下降，但是类胡萝卜素、碳氢化合物和脂类增加，氮饥饿可使脂质的含量增加1.6倍。通过延长藻细胞在缺氮状态下的培养时间，使得藻细胞的甘油三酯含量提高，可获得脂质含量较高的液体产物。对小球藻油脂富集培养研究也证实，添加氮源的小球藻平均生长速率均大于不添加氮源的藻液，而在不添加氮源的情况下，海藻的油脂含量均最大，且达到了45％。改变藻类脂质代谢的自然机制是因为缺乏氮源而产生的应急反应，虽然缺乏氮会抑制藻类细胞生长周期和几乎所有细胞成分的生成，却使得氮饥饿的藻类在细胞中积累脂类化合物，脂质合成的比例仍然很高。

藻类细胞积累油脂的多少与培养条件密切相关，碳源充足而其他营养成分缺乏是高产油脂的一个关键因素。藻类生产脂质可分为两个阶段，即藻类蛋白质和碳水化合物增殖期和脂质积累期，两阶段碳氮比要求不同。氮源的作用是促进细胞生长，因此培养前期要求低碳氮比，可以获取大量海藻，产油阶段要求高碳氮比，使海藻积累更多脂肪。

现在各国海藻生物柴油公司采用的封闭式管道光生物反应器，生产直接用于制取海藻油的海藻，一方面为促进海藻生长获得高产，需要增加光生物反应器藻液中的氮源浓度；另一方面为提高海藻细胞含油量，又需要降低藻液中的氮源浓度，迫使海藻在氮饥饿的状态下将细胞体内更多的蛋白质和碳水化合物转换为脂质，这样要一个光生物反应器内的培养液同时满足这两种相异的要求就存在矛盾。

为解决光生物反应器中海藻生长和富集脂质的两个矛盾，美国有研究者提出了将光生物反应器分为两部分，分别得到不同的海藻生物质成分含量的培养方案。美国Ramus，Joseph，S.1980年获得授权的“Algae，biopolymerproduction”专利(专利号：4236349)，其原理是将海藻培养分为两个阶段，第一阶段培养的海藻在第一个光生物反应器内完成，在这个光生物反应器中会不断地供应含氮营养物质，以提高海藻生物质产量。海藻达到收获密度后，光生物反应器中一部分的海藻会转换到第二阶段继续培养，在第二阶段的光生物反应器中，通过增大光生物反应器的受光面积和受光量(太阳光或人工照明)，使海藻加快生长速度而大量消耗藻液中的氮元素，从而制造一个缺氮的环境使海藻进入衰老阶段，这样可以增加海藻细胞高聚合物的产量。由第一阶段光生物反应器中抽取的海藻传输给第二阶段的个光生物反应器，这样在第一阶段光生物反应器中培养的海藻，就会在第二阶段光生物反应器内生产脂质含量较高的生物聚合物。

采用专利号4236349等专利原理培养海藻存在不足之处是：第一阶段的光生物反应器培养的海藻送入第二阶段的光生物反应器，是通过增大光生物反应器受光面积(改变反应器结构或增大反应器表面积)和受光量(包括增加人工照明)的办法，使培养的海藻比第一阶段培养的海藻细胞内脂质含量更高。由于进入第二阶段光生物反应器的藻液未经过滤器的过滤分离，藻液中海藻密度和藻液所含氮源浓度和第一阶段的光生物反应器相同，虽然增大了第二阶段光生物反应器的单位面积的受光量，海藻生长速度加快，但是海藻消耗藻液中氮源需要一个较长的时间过程，因此降低了海藻细胞脂质转化的效率和生产效率。

现在的常规办法只能采用控制光生物反应器培养液中氮元素的浓度，平衡生长和转化两方面的需求，其结果是海藻在生长阶段的蛋白质含量和转化阶段的脂质含量都不能达到最高值，严重影响了产量和质量。此外，需要在同一光生物反应器管道内调节海藻培养液中的氮元素平衡浓度，其控制技术难度和实际操作技术的难度也很高，难于在工业化生产中的实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两步法光生物反应器海藻生长***装置，使培养的海藻分别在两种不同藻液的反应器中进行生长，第一阶段的光生物反应器培养的海藻在含氮源极高的浓度中，蛋白质含量极快积累，提高海藻的产量；第二阶段经过滤器的过滤分离，使海藻脱离原含氮源极高浓度的藻液，进入脂质含量进行高度转换的过程，并且迅速提高获得富含脂质高产量海藻的效率，从而获得脂质含量较高的生物聚合物。

本发明所说的两步法光生物反应器海藻生长***装置，由初级光生物反应器A1、次级光生物反应器A2、藻液分离器A3和检测控制***A4组成：

初级光生物反应器A1由一个或以上的透明管1、封闭头2、连接管3、二氧化碳气体输入管道4、混合藻液输入管道5、PH调节液输入管道6、藻液循环泵7、清洗管道8、9、排气阀10和藻液排出管道11组成；

次级光生物反应器A2由一个或以上的透明管12、封闭头13、连接管14、二氧化碳气体输入管道15、富集液输入管道16、PH调节液输入管道17、藻液循环泵18、清洗管道19、20、排气阀21、富集液输送管道26和富集液输送泵27组成；

藻液分离器A3由液泵22、过滤器23、过滤器过滤后藻液输送管道24、海藻液输送管道25组成；

检测控制***A4由混合藻液储罐28、二氧化碳气体储罐29、PH调节液储罐30、富集液储罐31和检测控制装置32组成；

其中在所说的初级光生物反应器A1与次极光生物反应器A2之间接有一套藻液分离器A3，藻液分离器A3由液体泵22和过滤器23组成。在过滤器23的出口处安装有过滤器过滤后藻液输送管道24和海藻液输送管道25，过滤器过滤后藻液输送管道24与混合藻液贮罐28连接，海藻液输送管道25与次极光生物反应器A2的封闭头13连接。

采用本发明所说结构的两步法光生物反应器海藻生长***装置，在培养海藻的第一阶段，使用能促进海藻快速生长的生长营养液，加快海藻生长的速度，使海藻在初级光生物反应器A1的生长呈指数形式，提高了海藻生物质产量和细胞内蛋白质和碳水化合物的含量；在将第一阶段初级光生物反应器A1达到收获密度的海藻送入第二阶段的次级光生物反应器A2之前，增加一个藻液分离器A3，用过滤器23先滤去藻液中大部分原先的生长营养液，再将经过滤后的海藻送入第二阶段的次级光生物反应器A2中，在第二阶段次级光生物反应器A2中培养海藻所使用的培养液与第一阶段初级光生物反应器A1所用培养液不同，是没有氮源可以加快海藻细胞内蛋白质和碳水化合物转化为脂质的富集脂质培养液。进入第二阶段次级光生物反应器A2的海藻在阳光和富集液的作用下，迅速消耗藻液中的氮源，在氮缺乏的生长状态下，海藻就可以加快海藻细胞内物质转化的速度和提高脂质转化的含量。

在海藻生长的第一阶段，不用考虑藻液中氮源浓度或其它物质元素会对海藻脂质转化的第二阶段产生影响，因此可以使用促进海藻生长和提高海藻蛋白质和碳水化合物含量的生长营养液。通过藻液分离器，进入第二阶段次级光生物反应器的海藻所含生长营养液很少，使海藻消耗藻液中氮源的时间过程大大缩短。同时，没有氮源的富集液又可提高海藻细胞内蛋白质和碳水化合物的脂质转化率和转化速度，从而在单位时间内提高了海藻生物质产量和脂质含量。

采用本发明所说结构的两步法光生物反应器海藻生长***装置，由于初级光生物反应器A1和次级光生物反应器A2相对独立，能有效地避免光生物反应器中海藻生长和富集脂质的矛盾，有利于分别使用能促进海藻生长或脂质富集的专用培养液，在不同的光生物反应器中，可实现富含蛋白质和碳水化合物的海藻和富含脂质的海藻产量分别达到最大。

光生物反应器海藻生长***装置单元是最基本的生产海藻的单元，可以任意组合成所需要的模块数量，以相互对称或相互平行的多个生长***单元组成一个生长***模块，根据每个生长***模块的海藻产量、海藻含油率和预期要达到海藻产量的生产规模，即可确定生长***需要模块的总数量，且控制容易。适用于任何规模的工业化生产海藻的方式，而不需要对光生物反应器海藻生长***装置单元作任何改动。由于海藻生长和脂质转换两个不同的阶段互相隔离，可以分别对光生物反应器所使用的培养液进行独立调节和控制，使富含蛋白质和碳水化合物的海藻和富含脂质的海藻产量分别达到最大值，从而有效地避免光生物反应器中海藻生长和富集脂质的矛盾。在不同的光生物反应器中不但可以使海藻迅速生长，极快提高海藻细胞内的高蛋白质和碳水化合物的含量，而且可以加快向脂质转化的速度和提高转化率，从而获取足够的大规模生产生物柴油所需要的脂质，实现工业化的高产和连续生产。

附图说明

图1是本发明所说的两步法光生物反应器海藻生长***装置的连接示意图；

图2是本发明所说的两步法光生物反应器海藻生长***装置的生长***单元组合示意图；

图3是本发明所说的两步法光生物反应器海藻生长***装置的10个生长***单元组成的生长***模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图详述本发明所说的两步法光生物反应器海藻生长***装置的结构连接关系以及生产方式：

如图1所示，本发明所说的两步法光生物反应器海藻生长***装置是由初级光生物反应器A1、次级光生物反应器A2、藻液分离器A3和检测控制***A4组成：

初级光生物反应器A1由一个或以上的透明管1、封闭头2、连接管3、二氧化碳气体输入管道4、混合藻液输入管道5、PH调节液输入管道6、藻液循环泵7、清洗管道8、9、排气阀10和藻液排出管道11组成；

次级光生物反应器A2由一个或以上的透明管12、封闭头13、连接管14、二氧化碳气体输入管道15、富集液输入管道16、PH调节液输入管道17、藻液循环泵18、清洗管道19、20、排气阀21、富集液输送管道26和富集液输送泵27组成；

藻液分离器A3由液泵22、过滤器23、过滤器过滤后藻液输送管道24、海藻液输送管道25组成；

检测控制***A4由混合藻液储罐28、二氧化碳气体储罐29、PH调节液储罐30、富集液储罐31和检测控制装置32组成；

其中在所说的初级光生物反应器A1与次极光生物反应器A2之间接有一套藻液分离器A3，藻液分离器A3由液体泵22和过滤器23组成，在过滤器23的出口处安装有过滤器过滤后藻液输送管道24和海藻液输送管道25，过滤器过滤后藻液输送管道24与混合藻液贮罐28连接，海藻液输送管道25与次极光生物反应器A2的封闭头13连接。

图中：A1-初级光生物反应器    A2-次极光生物反应器

A3-藻液分离器                A4-检测控制***

A5-藻液破壁装置

1-初级反应器透明管道         2-封闭头

3-连接管                     4-二氧化碳输入管道

5-混合藻液输入管道           6-PH调节液输入管道

7-藻液循环液泵               8-清洗管道

9-清洗管道                 10-泄气阀

11-藻液排出管道            12-初级反应器透明管道

13-封闭头                  14-连接管

15-二氧化碳输入管道        16-富集液输入管道

17-PH调节液输入管道        18-藻液循环液泵

19-清洗管道                20-清洗管道

21-泄气阀                  22-液泵

23-过滤器                  24-过滤器过滤后藻液输入管道

25-海藻液输送管道          26-富集液输送管道

27-富集液输送泵            28-混合藻液储罐

29-二氧化碳储罐            30-PH调节液储罐

31-富集液储罐              32-检测控制装置

如图2所示，本发明所说的两步法光生物反应器海藻生长***装置的一个生长***单元的连接示意图，检测控制***32同时控制初级光生物反应器A1、次级光生物反应器A2、藻液分离器A3、混合藻液储罐28、二氧化碳气体储罐29、PH调节液储罐30和富集液储罐31。其中：混合藻液储罐装置28的混合藻液是通过混合藻液输入管道5将混合藻液直接输入到初级光生物反应器A1内；富集液储罐装置31的富集液是通过富集液输入管道16将富集液送入次极光生物反应器A2内；二氧化碳气体储罐29的二氧化碳气体是分别通过输入管道4、15送入初级光生物反应器A1与次极光生物反应器A2内；PH调节液储罐装置30的PH调节液分别通过输入管道6、17送入初级光生物反应器A1与次极光生物反应器A2内，初级反应器A1的藻液经藻液分离器A3过滤后通过海藻液输送管道25输入次级反应器A2中，经过滤器23过滤后的藻液经过滤器过滤后藻液输入管道24输送回混合液储罐28，检测控制***32对生长***单元的工作状态进行检测和控制。

如图3所示，在实际生产场地，本发明所说的两步法光生物反应器海藻生长***装置可以由2组以上的生长***单元而组成，这里提供的是由10个生长***单元组成的生长***模块示意图。在实际大规模生产中，为了提高光生物反应器的受光量，所说的初级光生物反应器A1与次极光生物反应器A2最好均呈正交布置，而且初级光生物反应器A1与次极光生物反应器A2的透明管1、12的数量比最好为2∶1，所有的混合藻液储罐28、二氧化碳气体储罐29、PH调节液储罐30和富集液储罐31都可以通过传输管道直接接往各组生长***单元中。

本发明所说的一种两步法光生物反应器海藻生长***装置，可用于任何工业化生产规模对海藻的连续培养，不但可以用促进海藻快速生长的生长营养液，使海藻在初级光生物反应器A1内迅速生长，提高海藻的生物质产量，而且在促进海藻细胞内蛋白质和碳水化合物高效率转化为脂质的富集液作用下，使次级光生物反应器A2的海藻加快细胞内蛋白质和碳水化合物转化为脂质的速度和提高脂质转化率，从而可以获得富含脂质高产量的海藻生物质。

本发明所说的两步法光生物反应器海藻生长***是由以下单元组成：

1、初级光生物反应器

以图1所示直径相同的透明材料制作的管道1，以及封闭头2；连接管3；液体输入管道5、6、8、9和气体输入管道4；藻液循环泵7；排气阀10和藻液排出管道11组成两个与地面垂直的U型管道为一个初级光生物反应器A1。

将混合藻液储罐28中含有营养液和海藻的混合藻液通过管道5泵入初级光生物反应器A1透明管道1中，检测控制装置32对反应器内海藻生长的各种参数进行检测和控制。根据控制需要，通过管道4从CO2储罐29向初级光生物反应器A1透明管道1输入CO2气体，通过管道6从PH调节液储罐30向初级光生物反应器A1透明管道1输入PH调节液，使初级光生物反应器A1透明管道1中的藻液保持最佳CO2浓度和PH浓度。在阳光和营养液的作用下，海藻生长速度呈指数形式。初级光生物反应器A1的作用是获得高密度富含蛋白质和碳水化合物海藻的藻液，初级光生物反应器A1的海藻达到收获密度时，每次从初级光生物反应器A1定量取出一定量的海藻液，同时泵入等量的混合藻液。

2、藻液分离器

以图1所示藻液分离器A3由液泵22、过滤器23、过滤器过滤后藻液输送管道24和海藻液输送管道25组成，过滤器可采用各种形式的过滤器，过滤器主要功能：通过藻液排出管道11，液泵22将初级光生物反应器A1内一定量的藻液输送到过滤器23，过滤器23对藻液进行过滤，经过滤后的藻液通过管道24送回混合藻液储罐28，经过滤后得到的海藻通过海藻液输送管道25送入次级光生物反应器A2。采用全自动过滤器，可不使用液泵。

3、次级光生物反应器

以图1所示与初级光生物反应器A1透明管道1直径相同的透明材料制作的管道12，以及封闭头13；连接管14；液体输入管道16、17、19、20和气体输入管道15；藻液循环泵18；排气阀21、富集藻液输送管道26和富集藻液输送泵27组成与地面水平放置的U型透明管道作为一个次级光生物反应器A2。

当初级光生物反应器A1透明管道1中的海藻密度达到收获密度时，将初级光生物反应器A1透明管道1中一定数量的藻液，通过藻液分离器A3的液泵22送入藻液过滤器23，过滤器滤23去掉大部分藻液，将过滤后的海藻通过海藻液输送管道25送入次级光生物反应器A2透明管道12内，同时通过管道16从富集液储罐31向次级光生物反应器A2透明管道12内泵入促进海藻脂质转化不含氮源的富集液。检测控制装置32根据控制需要，通过管道17从PH调节液储罐30向次级光生物反应器A2透明管道12输入PH调节液，通过管道15从CO2储罐29向次级光生物反应器A2透明管道12输入CO2气体，使次级光生物反应器A2透明管道12中的藻液保持最佳PH浓度和CO2浓度。次级光生物反应器A2的透明管道12平行敷设，受光表面积大于初级光生物反应器A1。因此，次级光生物反应器A2的海藻生长速度比初级光生物反应器A1的快，会加快消耗藻液中的氮源。在阳光和富集液的作用下，富集液促使海藻加快细胞内蛋白质和碳水化合物的脂质转化，胁迫海藻细胞达到更高的含油量(与初级光生物反应器A1的海藻相比较)。在初级光生物反应器A1藻液再次达到收获密度时，先将次级光生物反应器A2的藻液通过富集藻液输送管道26和富集藻液输送泵27输送到藻液破壁装置A5，再将初级光生物反应器A1的藻液泵入藻液过滤器23，以此建立海藻的连续生产。采用不同的藻种、营养液和富集液，海藻生物质产量、转化为脂质的速度和转化率是不相同的。

排气阀10安装在初级光生物反应器A1、次极光生物反应器A2的封闭头上，在反应器透明管道内气体达到设定压力值时能自动排放管道内气体。

4、检测控制***

以图1所示检测控制***A4由混合藻液储罐28、CO2储罐29、PH调节液储罐30、富集液储罐31、检测控制装置32组成。

4.1检测控制装置32根据对海藻各种生长参数的检测结果，对反应器内海藻的生长过程进行控制，根据培养海藻的需要，将混合藻液储罐28的混合藻液、CO2储罐29的CO2、PH调节液储罐30的PH调节液、富集液储罐31的富集液，通过管道分别送入初级光生物反应器元A1和次级光生物反应器A2，并自动控制最佳输入量。

4.2光生物反应器外部的藻液循环液泵7和18，分别与初级光生物反应器和次级光生物反应器U型管道两端封闭头上的管道相互连接，光生物反应器透明管道内的藻液在藻液循环液泵的作用下，在光生物反应器管道内循环流动。

4.3检测控制装置根据光生物反应器透明管道内藻液在不同生长阶段，对CO2需要量的参数，自动控制CO2输入量。CO2气体伴随藻液输入反应器透明管道并形成微小气泡，在藻液流动过程中与海藻充分实现气体交换，有效补充海藻细胞光合作用消耗的CO2。由于O2分子量为32，CO2分子量为44，海藻细胞光合作用解析释放出的O2会积聚在管道的上部，为避免过高的溶解氧对藻细胞的氧化损伤作用，在每个U型管道内气体压力达到设定值后，通过排气阀10或21自动释放。

4.4检测控制装置根据光生物反应器内海藻在不同生长阶段需要的PH值最佳参数，自动控制PH值调节液的输入量。PH值调节液输入反应器透明管道内，在藻液流动过程中迅速混合、扩散，有效调节藻液的PH值，使藻液保持最适合海藻生长的PH浓度。

4.5海藻生长参数检测控制装置32包括：温度传感器、PH传感器、藻液密度传感器、CO2传感器、PO2传感器、气体压力传感器、导电率传感器等，以及与控制海藻生长有关参数检测用的各类传感器和控制装置。传感器对海藻各种生长参数进行检测，控制装置对生长***状态进行自动控制。

5、生长***

一个初级光生物反应器A1、一个藻液分离器A3、一个次级光生物反应器A2和检测控制***A4组成一个生长***单元，以相互对称或相互平行的多个生长***单元组成一个生长***模块。根据每个生长***模块的海藻产量、海藻含油率和预期要达到海藻产量的生产规模，即可确定生长***需要模块的总数量。

6、采用增加初级光生物反应器A1和次级光生物反应器A2受光透明管道直径和延长管道总长度的办法，实现扩大反应器管道容积目的。根据培养海藻产量不同的需要，透明管道直径为20cm至40cm或以上，每个U型透明管道总长度在5m至100m或以上。

7、清洗管道8、9和外部的清洗泵连接，利用清洗部件两端的藻液压差使清洗部件产生运动，可以对透明管道1进行正向或反向清洗。清洗管道19、20和外部的清洗泵连接，利用管内清洗部件两端的藻液压差使清洗部件产生运动，可以对透明管道12进行正向或反向清洗。

8、光生物反应器海藻生长***装置应建立在户外太阳光线充足的地方，充分利用自然阳光，增加海藻的光合作用提高海藻产量，降低规模培养海藻的成本。

采用本发明所说结构的两步法光生物反应器海藻生长***装置的工作原理：

通过管道5将混合藻液分别送入初级光生物反应器A1透明管道1内，在循环泵7的作用下，藻液在应器管道内循环流动。CO2气体通过管道4输入反应器，PH调节液通过管道6输入反应器，海藻在光生物反应器中快速生长。生长反应器的海藻达到收获密度时，液泵22将初级光生物反应器A1的一部分海藻液送入过滤器23进行过滤，过滤后得到的海藻通过管道25送入次级光生物反应器A2透明管道12内，同时液泵通过管道5泵入等量的混合藻液到初级光生物反应器A1，经过滤器23过滤后的藻液经管道24送回混合液储罐28。

通过管道16向次级光生物反应器A2透明管道12送入促进海藻脂质转化的富集液，CO2气体通过管道15输入反应器，PH调节液通过管道17输入反应器，透明管道12内的海藻在阳光和富集液作用下加快脂质转化，海藻达到预期的含油率，液泵27将次级光生物反应器A1透明管道12内的藻液通过管道26输送至藻液破壁装置A5，液泵22再将初级光生物反应器A1透明管道1内达到收获密度的藻液送入过滤器24，经过滤器过滤后的海藻送入次级光生物反应器A2透明管道12内，以此循环。

通过藻液分离器A3，送入次级光生物反应器A2的海藻已被滤去大部分生长营养液，由于海藻在次级光生物反应器A2生长速度大于初级光生物反应器A1，在不使用高效富集液的情况下，减少培养液氮源浓度(和生长营养液相比较)，采用两步法仍可以比单一反应器得到更高的富含脂质海藻产量和可实现连续生产。

本发明培养的海藻包括来自于淡水、咸水和海水等环境中的所有藻类，如：扁藻、小球藻、蓝藻、绿藻、栅藻、红球藻、紫球藻、雪藻或硅藻等其它藻类。培养的藻类可用于生产碳氢化合物、碳水化合物、蛋白质和高价值元素产品，以及用于水产养殖饵料和进行特殊生物活性成分开发。

本发明光生物反应器的透明管道采用包括任何管壁厚度、色泽、质地的透光材料，如：玻璃和塑料(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸脂(PC)、苯乙烯丙烯腈(AS)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS)、聚4-甲基-1-戊烯(TPX)、聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)和透明聚酰胺(PA)等)。透明管道直径从20cm至40cm或以上，每个U型透明管道总长度从5m至100m或以上。

本发明物料分别包括：水；藻液；CO2气体；无机物和有机矿物质组成的营养物质、对藻液PH值进行调节的调节液和其它有利于海藻生长和脂质转化的营养液和生长促进液等。

本发明两步法光生物反应器海藻生长***装置，可以是2个以上的生长***单元组成的生长***模块，2个以上的生长***模块可组成所需要的生长***。根据每个生长***模块的海藻产量、海藻含油率和预期要达到海藻产量的生产规模，即可确定光生物反应器海藻生长***需要模块的总数量。

本发明所说结构的两步法光生物反应器海藻生长***装置，初级光生物反应器A1的管道采用U型透明管道垂直放置和U型透明管道水平放置相比，U型管垂直放置：在用地面积相同的情况下，U型管上部平行的管道数量、光照时间和受光面积与水平放置的U型管相同，U型管下部管道虽然会受上部管道阴影的影响，但也有一定的生长效率，提高了光生物反应器容积和生产海藻的效率。

本发明所说结构的两步法光生物反应器海藻生长***装置，利用光生物反应器外部液泵，使反应器内藻液产生循环流动的光生物反应器海藻生长***装置，由于反应器透明管道内部没有障碍物，各光生物反应器海藻生长***装置单元之间相对独立，可以采用清洗头对内壁进行清洗，清洗装置结构简单，故障率低。

利用封闭式光生物反应器大规模培养海藻的生产技术，是海藻生物技术的发展的趋势，两步法光生物反应器海藻生长***装置，是设计实现连续生产并获得富含脂质高产量海藻的一种有效的工业生产装置。

Claims (3)

1、一种两步法光生物反应器海藻生长***装置，由初级光生物反应器(A1)、次级光生物反应器(A2)、藻液分离器(A3)和检测控制***(A4)组成：

初级光生物反应器(A1)由一个或以上的透明管(1)、封闭头(2)、连接管(3)、一氧化碳气体输入管道(4)、混合藻液输入管道(5)、PH调节液输入管道(6)、藻液循环泵(7)、清洗管道(8)、(9)、排气阀(10)和藻液排出管道(11)组成；

次级光生物反应器(A2)由一个或以上的透明管(12)、封闭头(13)、连接管(14)、二氧化碳气体输入管道(15)、富集液输入管道(16)、PH调节液输入管道(17)、藻液循环泵(18)、清洗管道(19)、(20)、排气阀(21)、富集液输送管道(26)和富集液输送泵(27)组成；

藻液分离器(A3)由液泵(22)、过滤器(23)、过滤器过滤后藻液输送管道(24)、海藻液输送管道(25)组成；

检测控制***A4由混合藻液储罐(28)、二氧化碳气体储罐(29)、PH调节液储罐(30)、富集液储罐(31)和检测控制装置(32)组成；

其特征在于：初级光生物反应器(A1)与次极光生物反应器(A2)之间接有一套藻液分离器(A3)，藻液分离器(A3)由液体泵(22)和过滤器(23)组成，在过滤器(23)的出口处安装有过滤器过滤后藻液输送管道(24)和海藻液输送管道(25)，过滤器过滤后藻液输送管道(24)与混合藻液贮罐(28)连接，海藻液输送管道(25)与次极光生物反应器(A2)的封闭头(13)连接。

2、根据权利要求1所说的两步法光生物反应器海藻生长装置，其特征在于所说的初级光生物反应器(A1)与次极光生物反应器(A2)呈正交布置。

3、根据权利要求1或权利要求2所说的两步法光生物反应器海藻生长装置，其特征在于所说的初级光生物反应器(A1)与次极光生物反应器(A2)的透明管(1)(12)的数量比为2∶1。

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