CN202898398U - 一种微藻培养及收集的光生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于微藻生物能源技术领域，涉及一种微藻培养及收集的光生物反应器，包括反应器主体、顶盖、底部锥体、温度控制器、加料口、进气口、排气管、取样口、排液口、阀门、橡胶密封圈、曝气装置、内支撑架和外支撑架，反应器锥体通过法兰与反应器主体密封连接。本实用新型可实现微藻的自然沉降收集，减少后期离心能耗。同时可自动调节反应器中微藻生长的环境温度，有效保障微藻在最适温度下的生长繁殖。反应器内装有曝气装置，可对整个反应器内的藻液起到良好的混合作用，避免生长期微藻的沉淀和贴壁，并实现良好的气体交换，大大提高了微藻的培养效率。

Description

一种微藻培养及收集的光生物反应器

技术领域

本实用新型属于微藻生物能源研究领域，涉及一种微藻培养中可自动调节藻液温度、气体交换充分、增加微藻收获、减少离心能耗的光生物反应器，用于微藻培养及相关微藻生物能源的开发工作。

背景技术

现今世界的化石能源正在快速消耗，二氧化碳大量排放，温室效应在不断加剧，寻找新的可持续的再生能源可以有效减少大气中二氧化碳的排放。微藻是一种生长迅速且环境适应性极强的生物，有很大的营养学、药学及生物学价值，可以作为某些生物及医药行业的原料，用来生产高附加值营养品、生物柴油和鱼类饵料。相对于其他生物质，利用微藻生产生物柴油，可以大大降低占地面积、提高生产效率、节省时间，因此微藻是一种极具开发前景的生物质，本实用新型可以用于微藻开发和研究。

目前大量生产微藻生物质一般采用人工培养，包括开放式和封闭式，开放式主要是开放跑道池，封闭式主要是光生物反应器。开放式微藻培养装置比较简单，基建投资小，管理方便，缺点是培养的微藻易被污染、藻细胞密度低、占地面积大等，由于这种方式在实际中生产效率低，直接影响微藻的生产和开发研究，因此这种培养方式应用不多。封闭式光生物反应器可以有效阻止外来污染物的入侵，培养管理比较方便，藻细胞密度高，生产效率高，容易调控，因此得到了比较广泛的应用，其缺点是基建投资大，反应器清洗困难。而利用以上两种形式的反应器收获藻液后，再通过离心、絮凝等方法对藻液进行处理，得到含水率小的生物质，采用这种方法耗能大，且时间消耗多，限制了封闭式光生物反应器的充分利用。普通光生物反应器中藻液的温度只能依靠外界来间接控制，不仅能耗较大，而且不能稳定的维持在微藻的最适生长温度范围内，不利于微藻快速生长。

发明内容

本实用新型的目的是克服常规反应器存在的缺点，设计一种自动调节藻液温度、气体交换充分、增加微藻收获、减少离心能耗的反应器装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

本实用新型包括反应器主体、顶盖、底部锥体、温度控制器、加料口、进气口、排气管、取样口、排液口、阀门、橡胶密封圈、曝气装置、内支撑架和外支撑架，该反应器底部为锥体结构，锥尖位于反应器垂直中轴线上，反应器主体通过法兰与底部锥体密封连接，在锥尖位置设有排液口。曝气装置的曝气口与反应器主体下端的进气口通过塑料管连接。反应器主体内壁上装有温度自动调节装置。底部锥体的底面半径与反应器圆柱形主体半径相同，底部锥体的底角在55-60度范围，锥体的顶角在70-60度范围。反应器主体的下端与外支撑架黏合，反应器的底部锥体上设有支撑架。

本实用新型中的微藻包括淡水藻和咸水藻，例如：小球藻、四尾栅藻、斜生栅藻、金藻、三角褐指藻、硅藻等，可用于微藻培养及相关微藻生物能源的开发工作。

本实用新型的反应器材料为有机玻璃，有较好的透光性能。

本实用新型的物料主要有培养液和藻液，过滤空气和压缩二氧化碳，以及用于消毒的药品。

本实用新型的优点：

本光生物反应器采用锥体结构，可以收集藻细胞自然沉降后的高浓度藻液，减少后期藻液离心能耗；反应器锥体底部装有曝气装置，可起到良好的藻液混合、补充无机碳源和去除过饱合氧气的作用，防止藻细胞贴壁生长，减轻过饱和氧气对藻细胞产生的毒害；反应器内部装有温度自动控制器，用来调节藻液温度，有利于微藻在最适温度下生长；本实用新型的设计大大提高了微藻培养效率，为进一步开发研究微藻资源提供了可能性。

附图说明

图1为本实用新型剖面结构示意图；

图2为本实用新型切面结构示意图；

1为排气管，2为加料口橡胶塞，3为顶盖，4为橡胶圈，5为法兰螺栓，6为加料口，7为温度自动控制器，8为阀门，9为取样口，10为反应器主体，11为曝气进气口，12为外支撑架，13为反应器锥体，14为内支撑架，15为曝气装置，16为排液口。

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型为一种微藻培养及收集的光生物反应器装置。本装置包含排气管1，加料口橡胶塞2、顶盖3、橡胶圈4、法兰螺栓5、加料口6、温度自动控制器7、阀门8、取样口9、反应器主体10、曝气进气口11、外支撑架12、底部锥体13、内支撑架14、曝气装置15、排液口16。

反应器底部的锥体13连接内支撑架14，在锥体顶角处开有排液口16，在反应器底部装有曝气装置15，并与进气管11相连，整个锥体与反应器主体通过法兰密封连接；反应器主体下端连接有外支撑架12，在柱体一侧从底端依次往上均匀开有四个取样口9，取样口由阀门8控制开合，另一侧内壁中间部位装有温度自动控制器7，柱体顶端通过法兰与反应器顶盖3密封连接；顶盖上有一个弯曲成90度的排气管1，一个液体加料口6，反应器运行时用橡胶塞2塞紧加料口，反应器主体10通过法兰螺栓5与顶盖3和底部锥体13连接为一体。

反应器材料为有机玻璃，反应器排气管1内径为7mm，加料口6直径为1cm，反应器主体10高25-50cm，取样口9内径为7mm，锥形部分13高5-11cm，排液口16内径为1cm，倒置底部锥体的底面半径与反应器主体半径相同，为6-12cm，支撑整个反应器的内外支撑架的底部处于同一平面上，其中外支撑架12高度为8-14cm，内支撑架14高度为5-8cm。

使用时连接好反应器锥体13与反应器主体10的法兰，关闭所有阀门8，连接好曝气装置15，接通气源，在反应器中加入藻液及培养液，至整个反应器中液面高度为27-57cm，连接好反应器顶部的法兰，塞好加料口6处的橡胶塞2，调节温度控制器7到所培养微藻的最适温度，打开进气口11处的阀门，同时以一定流量曝气，开始培养微藻，气体从排气管1排出；到培养周期结束后，关闭进气口11处的阀门，待藻细胞自然沉降浓缩，打开反应器锥形底部排液口16处的阀门，收获高浓度藻液。收获高浓度藻液后，通过加料口6往反应器中加入新培养液，重复上述操作，实现半连续或连续培养。

Claims (5)

1.一种微藻培养及收集的光生物反应器，包括反应器主体、顶盖、底部锥体、温度控制器、加料口、进气口、排气管、取样口、排液口、阀门、橡胶密封圈、曝气装置、内支撑架和外支撑架，其特征在于该反应器底部为锥体结构，锥尖位于反应器垂直中轴线上，反应器主体通过法兰与底部锥体密封连接，在锥尖位置设有排液口。

2.根据权利要求1所述的一种微藻培养及收集的光生物反应器，其特征在于所述的曝气装置的曝气口与反应器主体下端的进气口通过塑料管连接。

3.根据权利要求1所述的一种微藻培养及收集的光生物反应器，其特征在于反应器主体内壁上装有温度自动调节装置。

4.根据权利要求1所述的一种微藻培养及收集的光生物反应器，其特征在于底部锥体的底面半径与反应器圆柱形主体半径相同，底部锥体的底角在55-60度范围，锥体的顶角在70-60度范围。

5.根据权利要求1所述的一种微藻培养及收集的光生物反应器，其特征在于反应器主体的下端与外支撑架黏合，反应器的底部锥体上设有内支撑架。

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