[发明专利]光生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及光生物反应领域，特别涉及一种微藻培养光生物反应器装置。

背景技术

利用光生物反应器生产微藻是国内外竞相研究的热点，多年来人们尝试过各种设计方 案。自上世纪50年代起，人们就开始研究使用封闭式光生物反应器进行微藻培养，50～ 80年代这一领域的发展非常缓慢，1983年Pirt S.J.等建立了光反应器的设计和操作理 论及计算机控制装置，以后在以色列、意大利、西班牙、日本、美国、法国、新加坡、加 拿大等国都开展了研究工作。为减少光程以增大单个细胞接受到的光能、充分混合以保证 最适光强有效供给、增强气体交换，目前设计使用的封闭式光生物反应器主要包括管式反 应器、平板式反应器和柱式反应器等三种基础形式。

管式光生物反应器已经得到了广泛应用。日本的Watanabe和Saiki报道了一种锥体 螺旋管式反应器，每天12小时室内照射，可产小球藻(Chlorella sp.)0.68gDW/L/day 或21.5gDW/m2/day；巴西阿尔梅里亚的Molina等报道用水平管式反应器室外培养三角 褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)，产量为1.9gDW/L/day或32gDW/m2/day；意大 利的Carlozzi报道使用其自己设计的波形管式反应器室外培养钝顶节旋藻(Arthrospira platensis)，最高产量可达2.7gDW/L/day；巴西阿尔梅里亚的Hall等报道用圆筒型螺 旋管式反应器室外培养三角褐指藻(P.tricornutum)，产量为1.4gDW/L/day；Sanchez 等利用平行直管培养三角褐指藻的产量为1.48gDW/L/day；Degen等通过闪光影响，产绿 球藻(Chlorella)为0.11gDW/L/day；Richmond和Cheng-Wu优化了光路距离，平均可以 获取微拟球藻(Nannochloropsis sp.)0.24gDW/L/day或12.1gDW/m2/day；Grobbelaar 和Kurano使用多隔间反应器培养水生集胞藻(Synechocystis aquatilis)，产量高达67.7 gDW/m2/day；据Pula报道，2000年在德国沃尔夫斯堡建成一套紧密垂直排布、水平流动 的大型管式光生物反应器，玻璃管直径为4厘米，总长50万米，总体积700立方米，占 地面积1万平米，年产小球藻干重130～150吨；我国已有1000升的玻璃管道式光生物反 应器用于小球藻大规模培养。

管式光生物反应器有一定不足。首先，管式反应器的缓冲储水部分会形成黑暗区域， 通常占总容积的10～15％，微藻在该暗区将吸收氧气释放二氧化碳，不再进行光合作用， 反而开始呼吸作用，因此微藻生物量往往只能达到理论最大值的85～90％；其次，培养液 中会积累高浓度的氧分子，进而抑制光合作用；再次，管式反应器中泵的叶轮会产生剪切 力，对微藻细胞构成伤害。

发明内容

本发明是为了克服管式光生物反应器现有技术的不足，提供一整套制作简单、拆卸方 便、高效率培养微藻的解决方案。

本发明通过下述技术方案实现：

一种光生物反应器，其特征在于，包括缓冲/收集系统、检测装置、反应区域、气体 交换装置，还可设有支撑架，所述缓冲/收集系统为透明圆桶，在缓冲/收集系统侧壁和底 部分别延伸出循环管路，所述检测装置通过缓冲/收集系统顶盖浸入缓冲/收集系统内部， 所述反应区域为多根透明光反应管，通过蠕动泵与循环管路相连，所述气体交换装置与反 应区域相连。

所述缓冲/收集系统的底部为倒圆锥型。

所述缓冲/收集系统的顶盖通过法兰与缓冲/收集系统相接。

所述检测装置包括温度检测器、pH检测器和溶氧检测器。

所述循环管路由缓冲/收集系统侧壁和底部分别延伸并交汇于三通，成一根管路，两 根循环管路在三通前各接有阀门。

所述底部延伸的循环管路通过三通继续向下延伸，并接有阀门。

所述管道泵通过一根一进多出接口及流量计连接反应区域的多根光反应管。

所述光反应管的两端封盖均为半球形，通过法兰与光反应管相接。

所述气体交换装置包括气泵和光反应管外部的三通。

所述支撑架包括缓冲/收集系统支撑架和光反应管支撑架，其中光反应管支撑架包括 多根不锈钢的带孔竖支架和多根不锈钢的带圆箍横支架。