[发明专利]一种平行管式光生物反应器连接系统

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的平形管式光生物反应器装置的 连接系统。

背景技术

管道式光生物反应器，是利用玻璃、有机玻璃或树脂材料制成的透明管道，借助外部 自然太阳光或人工光源条件下进行工厂化繁殖生产藻类的方式，由于密闭式管道容易与其 它加工设备配套，即靠泵压可以把管道内生长到一定生物量的藻体传递到下道工序，因而 整个过程可以实现自动化，Pirt等人已建立了(管径1cm)光生物反应器的设计和操作理 论及计算机控制系统；Lee等人和Robinson都对管道结构和排列作了许多研究。1993年 Torzillo在意大利的Florence成功地设计和建造的密封双层管道式光生物反应器用于螺 旋藻的室外大规模培养，它是双层管道培养体系，总液量145L，采用气升循环，培养参 数如温度、pH值、溶解氧及光强通过电极、传感器及探头由计算机自动监控。

管式光生物反应器主要有几种，第一是水平放置地面的蛇形管式光生物反应器，此类 反应器开始时是由意大利佛罗伦萨的Torillo等用一种聚乙烯塑料管制作的管式反应器。 反应器的管径14cm，培养液总体积8000L，占地面积80m²，由于管壁较薄，强度不够。后 来又用有机玻璃为材料制作了管径13cn和管径7.4cm的两种管式反应器，管壁厚度达到 4cm，管道平行放置于地面。平行排列的管道之间用U形聚氯乙烯塑料弯头连接，管路的 两端连接到距地面3cm的储罐中，储罐体积为350L。第二种是浸没在水池中冷却的蛇形 管式光生物反应器：反应器的管道材料是聚乙烯材料。此管式反应器是由5个面积为30m²的相同单元组成。反应器的集光管放在水池中，可以根据需要对藻液进行冷却。Chaumount 等报道，用该系统连续培养紫球藻有很好的效果。第三种是双层排列管式光生物反应器： Torrillo等报道了一种集光管双层排列的管式光生物反应器。最初设计的是提高管式反 应器的光能利用率。阳光首先照射到上层集光管，从上层集光管缝隙之间漏过的直射光再 由下层集光管吸收，在两层集光管的底部放上白色聚乙烯薄膜，未被两层集光管吸收的光 线落在底部，经白色薄膜反射后再次由上面两层集光管吸收，进一步提高光能利用率。第 四种是多支路并行流管式光生物反应器：Richmond报道这种管式光生物反应器的集光管 是平行放在地面上的。8根集光管平行排列与两端的多支复合接头管连接，构成并行的流 动回路，反应器采取气升循环。根据文献分析，反应器的产率与其他类型的管式反应器处 于相同水平。第五种是α-型管式光生物反应器：反应器的两端是两排5m高的气升提升 管，每排提升管的顶部各有一只长方形的储液槽，再从与储液槽相连的一排平行排列的倾 斜聚氯乙烯管流出，到达对面一侧的气升式提升管底部，经气升提升后，进入对面一侧提 升管顶部的储液槽，然后，从另一排聚氯乙烯倾斜管流回到原来的提升管底部，如此循环。 第六种是圆形螺旋管绕管式光反应器：直径3cm的聚乙烯塑料管安放在支架上呈螺旋排 列，表面积与体积比为：每1200L藻液的表面积是100m²。在藻液流速和产率等方面，这 种反应器与水平放置的管式反应器相当。第七种是平行管式排列的玻璃管式光生物反应 器，这种反应器容量大，易于放大使用，最近几年发展和应用的比较多，特别是在规模放 大养殖微藻的系统中应用得更多。

管式光生物反应器发展趋势主要的有一下几个方面。第一：管径减小并稳定在一定范 围内，管式反应器的管径从十几厘米逐渐减小并渐渐稳定在2.5cm～5cm范围内。管径的 减小对反应器的放大有负面影响，主要限制了管式光生物反应器的总体积的增加。第二： 集光管的排列向空间发展，这样集光管背向着直射太阳光的一面，能够吸收周围的散射光， 反应器的采光面积得到增加。第三：采取措施降低管路阻力提高藻液流速。第四：普遍采 用气升循环混合系统。

平行管式光生物反应器目前应用中也存在一定的问题，一是平行排列造成部分管路成 阴影部分，从而形成黑暗区域；二是工业应用中用到的硼硅玻璃生产中也存在误差，从而 在安装连接中存在连接不上的问题；三是目前的平行管排列在平行的钢支架上，这样在工 业应用中会使支架利用过多，从而增加费用。

发明内容

本发明是为了克服平行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、高效率利用光能、安装方便、能够自动控制的密闭培养微藻装置的解决方案。

本发明通过下述技术方案实现：