CN201245657Y - 微藻培养光生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微藻培养光生物反应器，主要包括光源、光源发散筒、生物反应筒、放空斗、支柱和支撑底盘。光源安装在锥筒状光源发散筒的顶端，光源发散筒倒扣安装在圆筒状生物反应筒上端。生物反应筒中安装螺旋状加热管，反应筒内安装温度、碱度和盐度测定器，反应筒下端有放空斗，放空斗下部装有放空管和曝气管；三根支撑反应筒的支柱固定在支撑底盘上。反应器内壁涂有或者外壁覆盖镜面反光材料，保证光源发出的光均匀反射回反应筒内，提高光的利用效率；通过曝气可加强反应器内气体交换，促进反应液混和均匀；水热加热管可在低温季节维持反应温度稳定。本实用新型可提高微藻的产量和质量。

Description

微藻培养光生物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种微藻培养光生物反应器，用于提高微藻的产量和质量，属于微藻培养生物技术领域。

背景技术

微藻一般是光合自养生物，生长潜力巨大，是生态***中的生产者，是生物圈中第一生产力的重要组成部分。一些微藻是水产养殖的重要饵料；微藻中的一部分，富含营养成分，是人类极好的营养品，如螺旋藻富含蛋白质；也有一部分微藻，生长迅速，可大量吸收水体中的氮磷等营养元素，成为新型的治理水体污染的生物。由于微藻生物产量大、生物质丰富，因此可用于生产乙醇、生物柴油、生物肥料等新型能源。

影响微藻生长和细胞成分的主要因素是光照、温度、盐度、碱度等，合适的培养条件对于提高微藻的产量和质量非常重要。

目前微藻的培养和生产过程主要采用水泥池开放培养，部分采用透明封闭的反应罐。水泥池开放培养方式，设备简单，可进行大规模生产，但由于与空气接触面积大，容易受敌害生物污染，影响产量和质量；同时由于微藻生长容易受到温度、光照的影响，在不同的季节其生产过程很不稳定。透明封闭的玻璃罐的培养方式，由于微藻生长迅速，容易造成反应器内混合不均匀，导致反应器内有效辐射光强下降，影响微藻的生长，甚至导致微藻的死亡分解，同时作为影响微藻生长重要因素的温度不易控制，直接影响到微藻的产量和质量。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有微藻培养技术的不足，提出一种微藻培养光生物反应器，可以调节反应器内的光辐射强度、提高光的利用效率，不易受敌害生物污染。

为实现上述目的，本实用新型所提出的微藻培养光生物反应器主要包括光源、光源发散筒、生物反应筒、放空斗、支柱和支撑底盘。光源位于整个反应器的最上部，安装在锥筒状光源发散筒的顶端，光源发散筒倒扣安装在圆筒状的生物反应筒的上端。在光源发散筒的中部安装光源保护层，在光源保护层下部的光源发散筒壁上安装一根通气管。生物反应筒中安装螺旋状加热管，加热管下端的进水口及加热管上端的出水口均伸出生物反应筒的壁外；生物反应筒内安装有温度测定器、碱度测定器和盐度测定器，上述三个测定器的控制面板分别安装在生物反应筒的外壁上。生物反应筒的下端连接安装锥筒状放空斗，放空斗下部尖嘴处连接装有阀门的放空管，放空斗靠近尖嘴的外壁上对称安装两根装有阀门的曝气管；三根支柱等距支撑在生物反应筒与放空斗衔接处，支柱下端固定在支撑底盘上。

所述的光源一般可采用带有白色荧光涂层的金属卤化物冷灯。

所述的光源发散筒、生物反应筒和放空斗均为透明材质(如有机玻璃)制成，内壁涂有或者外壁覆盖镜面反光材料，保证光源发出的光均反射回生物反应筒内，提高光的利用效率。

光源发散筒设计成锥筒状，将光源安装在锥顶，以使光全部照射在生物反应筒内。在光源发散筒内，光源与生物反应筒之间设有一层防水光源保护层，防止水蒸气导致光源损坏。光源保护层上还可以放置一些遮荫材料，以调节生物反应筒内的光照强度。

生物反应筒为圆筒，其高度与圆筒截面直径的比例为1：0.8～1.2，以免筒内下层的光照强度过低。螺旋状加热管的螺旋中心线与圆筒中心线重合，加热管一般采用不锈钢材质，加热管通过热水循环向生物反应筒内的反应液供热，保证在低温季节微藻的生长温度。加热水从加热管下端的进水口进入，上端的出水口流出。在生物反应筒的中部位置安装温度、盐度、碱度测定器，它们的控制面板安装在反应筒的外壁上，可随时监测反应器内的温度、盐度和碱度。当反应器内的盐度和碱度需要调节时，可通过光源发散筒上的通气管向反应器内加药调节。

可通过放空斗下部的曝气管对反应液进行曝气，起到加强反应器内气体交换的作用，同时曝气可使反应液混和均匀，从而提高光照效率，提高微藻产量和质量。微藻培养达到一定程度时，放空斗底部的放空管可将反应液完全放出。

支撑底盘为一平面圆盘，其直径应比生物反应筒的截面直径略大。它们均应采用强度较高的复合材料制成。

本实用新型提供的微藻培养光生物反应器结构简单，容易实现。反应器内的光辐射强度可以调节，以提高光的利用效率；可进行曝气充氧、加强气体交换，同时可使反应器内的反应液混合均匀。反应器内有水热加热管，可在低温季节维持温度稳定，有助于提高微藻的产量和质量。

附图说明

图1为微藻培养光生物反应器结构示意图。

图1中：1为光源，2为光源发散筒，3为通气管，4为生物反应筒，5为温度测定器，6为碱度测定器，7为支柱，8为支撑底盘，9为光源保护层，10为加热出水口，11为螺旋加热管，12为盐度测定器，13为加热进水口，14为放空斗，15为曝气管，16为放空管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行描述。

本实用新型提供的微藻培养光生物反应器结构如图1所示，主要包括光源1、光源发散筒2、生物反应筒4、放空斗14、支柱7和支撑底盘8。光源1安装在锥筒状光源发散筒2的顶端，光源发散筒2倒扣安装在圆筒状的生物反应筒4的上端；在光源发散筒2的中部安装光源保护层9，在光源保护层9下部的光源发散筒2壁上安装一根通气管3；生物反应筒4中安装螺旋状加热管11，加热管下端的进水口13及加热管上端的出水口10均伸出生物反应筒4的壁外；生物反应筒4内安装有温度测定器5、碱度测定器6和盐度测定器12，上述三个测定器的控制面板分别安装在生物反应筒4的外壁上；生物反应筒4的下端通过法兰固定连接一个锥筒状放空斗14，放空斗14下部尖嘴处连接装有阀门的放空管16，放空斗14靠近尖嘴的外壁上对称安装两根装有阀门的曝气管15；三根支柱7等距支撑在生物反应筒4与放空斗14衔接处，支柱7下端固定在支撑底盘8上。

本实用新型中，光源发散筒2设计成锥筒状，光源1一般可采用带有白色荧光涂层的金属卤化物冷灯，安装在光源发散筒2的顶端，以使光全部照射在生物反应筒4内。为防止生物反应筒4内的水蒸气对光源1造成损害，在光源发散筒2的筒内中部位置，安装一平面透明光源保护层9，也可以在光源保护层9上放置一些遮荫材料，以调节生物反应筒4内的光照强度。在光源保护层9以下的光源发散筒2的筒壁上装有一通气管3，起到为反应器通气的效果，同时也可以作为调节反应器内盐度和碱度的加药口。

光源发散筒2、生物反应筒4和放空斗14均为透明材质(如有机玻璃)制成，内壁涂有防水镜面反光材料，或者外壁覆盖镜面反光材料，保证光源发出的光均反射回生物反应筒4内，提高光的利用效率。

安装螺旋加热管11时，其螺旋中心线与生物反应筒4的中心线重合。

开始微藻培养之前，应将光源发散筒2拆去，向生物反应器4和放空斗14中注入培养液，接入藻种，再将光源发散筒2安装好。开启光源1和盐度测定器12、碱度测定器6和温度测定器5，每天定时通过曝气管15对反应器进行气体交换和培养液混合。气温较低时，可利用热水通过螺旋加热管11为反应器加热。盐度和碱度是影响微藻生长的重要因素，当这些条件不适合微藻生长时，可通过通气管3向反应液中加药，以调整盐度和碱度适合微藻生长。加药后应通过曝气使反应液混和均匀。当微藻生长到一定程度时，便可通过放空管16将整个反应液放出以收获微藻。

实验证明，本实用新型可提高生物反应器的光效率，气体交换方便，混合均匀，反应温度稳定，能够提高微藻的产量和质量。

Claims (4)

1、一种微藻培养光生物反应器，其特征在于包括光源(1)、光源发散筒(2)、生物反应筒(4)、放空斗(14)、支柱(7)和支撑底盘(8)，光源(1)安装在锥筒状光源发散筒(2)的顶端，光源发散筒(2)倒扣安装在圆筒状的生物反应筒(4)的上端；在光源发散筒(2)的中部安装光源保护层(9)，在光源保护层(9)下部的光源发散筒(2)壁上安装一通气管(3)；生物反应筒(4)中安装螺旋状加热管(11)，加热管下端的进水口(13)及加热管上端的出水口(10)均伸出生物反应筒(4)的壁外；生物反应筒(4)内安装有温度测定器(5)、碱度测定器(6)和盐度测定器(12)，上述三个测定器的控制面板分别安装在生物反应筒(4)的外壁上；生物反应筒(4)的下端连接安装锥筒状放空斗(14)，放空斗(14)下部尖嘴处连接装有阀门的放空管(16)，放空斗(14)靠近尖嘴的外壁上对称安装两根装有阀门的曝气管(15)；三根支柱(7)等距支撑在生物反应筒(4)与放空斗(14)衔接处，支柱(7)下端固定在支撑底盘(8)上。

2、根据权利要求1的微藻培养光生物反应器，其特征在于所述光源发散筒(2)、生物反应筒(4)和放空斗(14)均为透明材质制成，内壁涂有或者外壁覆盖镜面反光材料。

3、根据权利要求1的微藻培养光生物反应器，其特征在于所述生物反应筒(4)的高度与圆筒截面直径的比例为1：0.8～1.2。

4、根据权利要求1的微藻培养光生物反应器，其特征在于所述螺旋加热管(11)的螺旋中心线与生物反应筒(4)中心线重合。

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