[发明专利]可组装平板式光生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于光生物反应器——一种可快速组装的平板式光生物反应器。

背景技术

藻类属于微型植物，微藻能够利用简单的矿物质营养素，在光合作用(日光和人工照明)的情况下，将CO₂和水转化为我们生活需要的各种有机化合物(如色素、蛋白质、氨基酸、维生素和脂肪酸、多糖和矿物质等人体必需的营养成份)。由于藻类具有高效光利用率，以及从周围环境中快速高效吸收营养素(如CO₂、氮、磷等)并转化成有机化合物的能力，使藻类成为拥有未来解决食品、能源危机的巨大经济潜力。藻类养殖对于CO₂减排、污水处理以及清洁生物能源利用方面的重要作用、以及在改善生态环境的重大意义，使藻种改良实验室科学研究、微藻的实验室培养与工业化养殖，以及微藻的综合利用技术推广研究，成为目前最热门的科研与应用领域之一。尽管藻类具备了较高的环境与经济价值，但现有的藻类养殖经验表明，藻类养殖成本占藻类再加工利用的主要部分，而现有的藻类养殖光生物反应器则由于结构和制造工艺复杂，大大增加了藻类养殖成本与过程控制的难度，成为制约藻类产业经济性利用的主要难题。开发低成本且易于生产控制的适用于工业规模化藻类养殖的光生物反应器的成为产业的重要难题。

当前，藻类的培养主要有开放式和封闭式两种光生物反应器，开放式生物反应器由于不具备温度控制能力、生产受季节影响，且生产过程容易受到各种异生物的污染而证明并不是最有效的方式。为此，人们开始研究各种封闭式光生物反应器，如管道式、平板式、柱状气升式、浮式薄膜袋等光生物反应器。由于这些光生物反应器结构不同，其实际使用效果差异很大，产品结构对藻类的养殖产量与养殖效果的影响就更加明显。管道式光生物反应器比表面积大，但氧解析困难，同时不易清洗，不适合微藻特别是饵料微藻的大规模培养；柱状光生物反应器虽然不存在氧解析困难的问题，混合也很均匀，但放大困难，主要是容器的透光性制约了其发展；平板式光生物反应器相对前面两种反应器而言，同时具有光照比表面积大，光照利用率高、混合均匀、氧解析快、放大相对容易等优点，因此以平板式光生物反应器作为基础结构具有一定的优势，较其它类型封闭式光生物反应器更有发展前途、更易实现工业规模的应用。

已有公告号CN1880442A公开发明申请专利“新的多节式平板光生物反应器”，该专利详细描述了光生物反应器在申请前的技术现状，特别是与平板光生物反应器类似结构的光生物反应器的研究与专利技术状况，指出了前期平板式光生物反应器研究设计在内外光源设置、光程、散热、混合等方面的一系列问题。国内目前光生物反应器仍主要以管道式和柱状气升式光反应器为主，针对平板式光生物反应器研究报导较少。

已有公告号CN101405385A公开了美国亚利桑那州立大学胡强等的“光生物反应器及其用途”的专利申请文件，文件中详细介绍了关于目前光生物反应器的研究与专利背景材料，指出目前平板类型的光生物反应器应用的主要技术障碍是在工程放大中缺乏一种可用于商业推广的工业化光生物反应器。该公开文件提出了一些光生物反应器可组装的思路，即利用多个显而易见的分离片断或模件，组装成尺寸各异、厚度不同及不同运行与连接方式的各式各样的光生物反应器及其系统。该专利仅提出了平板式光生物反应器的组装思想，提出的组装技术大多是已经公开使用过的常规的组装技术，缺乏对实际组装模件的结构特点的具体描述，实际组装过程完全依赖于工程技术人员的具体工程设计，不具备标准化的和可快速设计组装的实际效果；而且提供的资料中，反应器的组装过程与实际微藻培养效果之间，缺乏某种必然的技术特征联系；组装过程的随意性，导致在实际工业化的工程应用过程中很难推广实施。

发明内容

本发明的目的是提供一种可组装的平板式光生物反应器，提供了各组装件的模块结构与组装方法，弥补现有可组装平板光生物反应器在组装模具结构、结构匹配性和组装方法、运行控制方法等方面的诸多不足。

本发明提供了一种可组装平板式光生物反应器的主要组装模块与组装方法，以及组装大容量光生物反应器、系列光生物反应器、以及各种安装排列形式的平板式光生物反应器的组装模块与组装方法。通过这种模块化组件的制作与现场组装，满足大批量藻类培养中对光生物反应器低成本生产与工业化快速组装设计的需要。