CN208829656U - 一种光照均匀分布的光生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及生态环境研究领域用的光生物反应器，具体涉及一种可以使光照均匀分布且可放大的光生物反应器，光生物反应器可用于藻类大规模培养及处理污废水实验研究，光生物反应器核心部分为反应器本体。为缓解光照沿程衰减，反应器本体截面形状为圆形，该反应器本体由透明材料制成，在反应器本体上部安装有透明的顶部活动封盖，实现了反应器的封闭化环境；光源均匀缠绕分布在反应器本体外侧；反应器本体内部分为工作区和集水区，在工作区内由于受光面积沿光程减少，光照强度分布近似均匀，工作区水体通过溢流方式进入集水区，集水区可暂时储存已处理水体，提高了反应器本体的空间利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及生态环境研究领域用的光生物反应器，具体涉及一种可以使光照均匀分布且可放大的光生物反应器。光生物反应器可用于藻类大规模培养及处理污废水实验研究。
背景技术
藻类通过光合作用参与水生生态***物质与能量循环，是水生生态***主要的能量来源。同时，藻类作为一种有潜力的新型可再生生物质能源，能用于处理各种废水并回收利用废水中氮磷等营养元素以实现废水的资源化利用，是近年来生态环境科学领域的重点关注对象。
光生物反应器可无污染、高密度、高效的培育微藻，因此，光生物反应器的开发研究对于微藻扩大培养、微藻废水处理研究具有十分重要的意义，是微藻产业化发展的前提。目前采用的光生物反应器分为开放***和封闭***。
开放***培养藻类成本较低，但由于***直接与外部环境接触，易污染、污染物去除率低、水分蒸发严重、细胞光利用率较低，且难以按照需求对单一因子进行独立的控制。封闭***指在培养***和外部环境之间不直接交换气体和培养基的封闭式光生物反应器，常见的封闭式光生物反应器有管式光生物反应器、柱式光生物反应器和平板式光生物反应器，可精确控制pH、温度、光照等环境因子，并能防止水分蒸发，保持较高的细胞浓度和光利用效率，但仍存在一定缺陷：反应器难以放大，随着反应器的扩大，由于光照沿程对数衰减的特性，光照强度快速降低，***的光照均质性较差，在反应器表面出现光抑制而在反应器内部出现光限制的现象，对藻类的培养带来不利影响。
发明内容
针对上述技术问题，本实用新型提供一种封闭式培养，能够实现光照均匀分布，且能够放大的光生物反应器。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种光照均匀分均匀分布的光生物反应器，包括反应器本体，其特征在于，还包括光源***、曝气***、进水***和出水***；
所述的反应器本体由透明材料制成，反应器本体整体呈圆柱状；反应器本体内包括工作区和集水区，所述的集水区设置在反应器本体中心柱状区域，工作区设置在集水区外侧环形柱状区域，集水区高度低于工作区；
光源***由LED灯带组成，灯带等距沿反应器本体外壁螺旋缠绕；
曝气***包括曝气头、进气管、流量计和气泵，曝气头分布在工作区侧壁内侧的底部，所述的曝气头沿工作区内圆周等距分布，曝气头通过进气管与外部的流量计和气泵连接；
进水***包括蠕动泵，在工作区侧壁设置有穿出所述反应器本体的进水管,进水管依次连接蠕动泵和进水池，通过蠕动泵向工作区内添加藻类培养基或待处理废水；
出水***包括溢流孔，在集水区侧壁上部设置有溢流口，还设置有穿过工作区并穿出反应器本体的出水管，所述的出水管与出水池连接；
反应器本体顶部设置有透明材料制成的顶部活动封盖，在顶部活动顶盖上还设置有气体排放口和监测口；
在反应器本体底部，设置有两个排水口，分别位于工作区和集水区，用于排水；
反应器本体安装在支架。
进一步的，水下光量子仪可通过所述监测口伸入反应器本体内部，进行测量工作。
本实用新型的积极效果是：
1)光源分布在反应器外侧，反应器截面形状为圆形，使沿着光程方向受光面积减少，可缓解光照强度的沿程损失，从而很好地实现光照在反应器内的均匀分布。
2)由于在反应器中心区域光照强度过大且均匀性极差，不适合藻类的培养，因此将反应器内部分为工作区和集水区。工作区内因受光面积沿光程减少，使得光照近似均匀分布，工作区已处理的水通过溢流口流入集水区，随后通过出水管流出反应器，在最大程度保证反应器工作区内光照均匀分布的同时，提高了反应器空间利用率。
3)在保证光照均匀分布前提下，可通过横向增大反应器半径或纵向增大反应器高度扩大反应器规模，满足不同容积的培养或研究需求。
附图说明
图1为本实用新型的反应器整体示意图；
图2为本实用新型反应器顶部平面图；
图3为本实用新型反应器底部平面图；
图4为本实用新型图1的剖面图；
图5为本实用新型反应器光源阵列示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1至图5所示，一种光照均匀分均匀分布的光生物反应器，包括反应器本体1，光源***、曝气***、进水***和出水***；
所述的反应器本体1由透明材料制成，如有机玻璃，反应器本体1整体呈圆柱状。反应器本体1半径为300mm，高度为500mm。
反应器本体1截面为圆形，实现了受光面积沿光程方向减少，缓解光照强度的沿程衰减。根据光照在反应器本体1内的分布特性，反应器本体1由工作区14和集水区15组成。集水区15设置在反应器本体1中心柱状区域，工作区14设置在集水区15外侧环形柱状区域，集水区15高度略低于工作区14。反应器本体1内部集水区15半径为200mm，高度为400mm，工作区14内水面高度不超过400mm。
光源***由LED灯带5组成，灯带5等距沿反应器本体1外壁螺旋缠绕，单位长度灯带的功率为5w/m,单位面积的灯带长度为13.5m。
曝气***包括曝气头3、进气管8、流量计18和气泵19，在工作区14侧壁内侧的底部设置有曝气头3，所述的曝气头3沿工作区14内圆周等距分布，在反应器本体1的底部还设置有与曝气头3数量相等的穿出反应器本体1的进气管8，曝气头3依次与进气管8和设置在反应器本体1外部的流量计和气泵连接，通过气泵将气体鼓入反应器本体1内部，保证藻类光合作用所需要的二氧化碳。
进水***包括蠕动泵13和进水管6，在工作区14侧壁设置有穿出所述反应器本体1的进水管6,该进水管6依次连接设置在反应器本体1外部的蠕动泵13和进水池17，通过蠕动泵13向工作区14内添加藻类培养基或待处理废水，满足藻类生长所需要的营养物质等。
出水***包括溢流孔11和出水管7，在集水区15侧壁上部设置有溢流口11，还设置有穿过工作区14并穿出反应器本体1的出水管7，该出水管7与设置在反应器本体1外部的出水池16连接。
反应器本体1顶部设置有透明材料制成的顶部活动封盖2，顶部活动封盖2同反应器本体1同材料，反应器本体1和顶部活动封盖2实现了反应器的封闭，顶部活动封盖2的活动性实现了反应器的灵活操作。在顶部活动顶盖2上还设置有气体排放口4和监测口9，通过监测口9，水下光量子仪探头可以伸入反应器本体1内部，测定不同深度不同位置的光照强度，实现藻类培育过程影响因子的精确控制。
在反应器本体1底部，设置有两个排水口12，分别位于工作区14和集水区15，用于排水。反应器本体1安装在定制的支架10上，使反应器本体1运行更稳定，有利于排水口12的排水。
反应器内接种蛋白核小球藻，接种起始浓度为1.834×106个/mL，培养温度为25℃，反应器内不同深度不同位置处光照强度如下表：
对反应器本体1内水下不同深度不同位置的光强监测结果表明，在同一水体深度及某一水平面上，工作区14内光照强度分布比较均匀，而集水区15光照强度波动较大，说明反应器能够实现在工作区14光照分布均匀，且集水区15的设置符合要求，可提高空间利用率。
实施例表明，所设计的光生物反应器，能够实现在工作区14光照分布均匀，且可通过横向增加半径或纵向增加高度扩大反应器本体1，有利于藻类大规模培育及开展藻类相关实验。
本实用新型的上述实施例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而非是对本实用新型的实施方式的限定，即意味着本实用新型不必依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员，在上述说明的基础上还可做出其他不同形式的变化和变动。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的改动和变化均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (2)
1.一种光照均匀分布的光生物反应器，包括反应器本体，其特征在于，还包括光源***、曝气***、进水***和出水***；
所述的反应器本体由透明材料制成，反应器本体整体呈圆柱状；反应器本体内包括工作区和集水区，所述的集水区设置在反应器本体中心柱状区域，工作区设置在集水区外侧环形柱状区域，集水区高度低于工作区；
光源***由LED灯带组成，灯带等距沿反应器本体外壁螺旋缠绕；
曝气***包括曝气头、进气管、流量计和气泵，曝气头分布在工作区侧壁内侧的底部，所述的曝气头沿工作区内圆周等距分布，曝气头通过进气管与外部的流量计和气泵连接；
进水***包括蠕动泵，在工作区侧壁设置有穿出所述反应器本体的进水管,进水管依次连接蠕动泵和进水池，通过蠕动泵向工作区内添加藻类培养基或待处理废水；
出水***包括溢流孔，在集水区侧壁上部设置有溢流口，还设置有穿过工作区并穿出反应器本体的出水管，所述的出水管与出水池连接；
反应器本体顶部设置有透明材料制成的顶部活动封盖，在顶部活动顶盖上还设置有气体排放口和监测口；
在反应器本体底部，设置有两个排水口，分别位于工作区和集水区，用于排水；
反应器本体安装在支架。
2.根据权利要求1所述的一种光照均匀分布的光生物反应器，其特征在于，水下光量子仪器可通过所述监测口伸入反应器本体内部，进行测量工作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821511918.2U CN208829656U (zh) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | 一种光照均匀分布的光生物反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821511918.2U CN208829656U (zh) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | 一种光照均匀分布的光生物反应器 |
Publications (1)
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| CN208829656U true CN208829656U (zh) | 2019-05-07 |
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ID=66313481
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| CN201821511918.2U Active CN208829656U (zh) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | 一种光照均匀分布的光生物反应器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN208829656U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110229748A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-13 | 成都理工大学 | 光照均匀分布的光生物反应器及其设计方法 |
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2018
- 2018-09-17 CN CN201821511918.2U patent/CN208829656U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110229748A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-13 | 成都理工大学 | 光照均匀分布的光生物反应器及其设计方法 |
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