[发明专利]支撑生物反应器组运转的附属管道系统及其操作工艺

权利要求书

1.一种支撑生物反应器组运转的附属管道系统，其特征在于：该管道系统为管道组和开关组构成，管道组包括培养液管道、藻种管道、气体管道、反应器上料及卸料分支管道、卸料分支管道、总上料管道和总卸料管道，总上料管道一端分别与培养液管道、气体管道、藻种管道连通，总上料管道另一端通过多通分别与反应器单元和总卸料管道连通，多通与反应器单元相连的管路为反应器上料及卸料分支管道，多通与总卸料管道相连的管路为卸料分支管道；开关组包括培养液管道开关、藻种管道开关、液体管道开关、气体管道开关、上料分支管道开关、反应器单元开关、卸料分支管道开关和卸料管道总开关，在培养液管道上安装有培养液管道开关，在藻种管道上安装有藻种管道开关，在气体管道上安装有气体管道开关，在培养液管道与总上料管道相通的管路上安装有液体管道开关，在总上料管道与多通相连的管路上安装上料分支管道开关，在反应器上料及卸料分支管道上安装有反应器单元开关，在卸料分支管道上安装卸料分支管道开关，在总卸料管道上安装卸料管道总开关。

2.按照权利要求1所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统，其特征在于：该管道系统支撑的生物反应器为反应器单元、二元反应器单元组、三元反应器单元组或多元反应器单元组，各反应器单元构成的反应器组管道通过多通连接。

3.按照权利要求2所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统，其特征在于：生物反应器的类型为平板光生物反应器、缸或罐状生物反应器、柱状光生物反应器、管道光生物反应器或半圆型生物堆反应器。

4.按照权利要求1所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统，其特征在于，该管道系统应用于连续或半连续细胞工程培养，开发各类淡水或海水微藻生物资源，生产微藻生物能源、水产饵料、生物活性物质或微藻蛋白。

5.按照权利要求1所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统的连接方法，其特征在于：总上料管道一端分别与过滤混合气体储存罐、藻种储存罐和营养液储存罐连接，另一端同反应器单元连接，通过控制开关向反应器单元内添加培养液、接种和提供混合气体；首先，将藻种管道与培养液管道进行连接，然后再与通气管道连接，汇成单一的总上料管道，直达各个反应器组；随后，从总上料管道上分流出分支管道，并进一步细分出到各个反应器单元的分支管道，分支管道直接通到各反应器底部；利用虹吸原理和液体受地球引力作用从高位向低位自然移动规律，将不同管道有效地封闭连接在一起，并依靠相关开关阻断或控制管道内液体或气体的流动去向。

6.按照权利要求1所述的支撑生物反应器组运转的附属管道系统培养微藻的方法，其特征在于，具体操作工艺流程如下：

(1)分别关闭藻种管道开关、气体管道开关、第一卸料分支管道开关、第二卸料分支管道开关、卸料管道总开关，然后依次打开培养液管道开关、液体管道开关、上料分支管道开关、反应器单元开关，已经配制和消毒的培养液经过培养液管道、反应器上料及卸料分支管道，进入反应器单元；

(2)每一个培养反应器单元内培养液达到所需要体积，控制在总容量的1/3-2/3时，关闭对应的反应器单元开关；

(3)当所有的反应器单元内培养液均达到所需要的体积后，关闭培养液管道开关；然后打开藻种管道开关，再依次打开相应反应器单元开关，藻种通过藻种管道、反应器上料及卸料分支管道分别流向每个反应器单元，自动进行接种；藻液接种完成后，分别关闭对应的反应器单元开关；

(4)待所有反应器接种完毕，关闭藻种管道开关；然后打开培养液管道开关，再次打开反应器单元开关，培养液经过培养液管道、反应器上料及卸料分支管道，灌入每一个反应器单元中，直到达到理想培养体积为止，然后关闭反应器单元开关；该过程冲洗分支管 道，同时将管道内残余的接种藻液充分冲入到反应器单元中；

(5)所有反应器灌满培养液后，关闭培养液管道开关和液体管道开关，打开气体管道开关和反应器单元开关，混合气体通过混合气体管道和反应器上料及卸料分支管道进入反应器单元中，开始冲气培养，形成气泡，气泡上升带动培养藻液在反应器单元内不断流动，发挥搅拌、混匀、有效补充二氧化碳气体、充分解析氧气、细胞均匀获得光线多重目的，同时避免反应器单元内存在死角、降低光抑制现象和光不足问题的发生，冲气量通过反应器单元开关进行调节；

(6)经过培养，使反应器单元内藻液达到收获密度，进行藻液收获；收获藻液时，先关闭气体管道开关和反应器单元开关，然后打开培养液管道开关、液体管道开关、卸料分支管道开关，卸料分支管道中充满液体后，关闭上料分支管道开关；

(7)打开卸料管道总开关，打开反应器单元开关和卸料分支管道开关，卸料分支管道内的液体流向总卸料管道，同时形成负压，带动反应器单元内培养藻液，通过反应器上料及卸料分支管道和卸料分支管道，流入总卸料管道，完成自动卸料功能；

(8)待反应器单元内的培养藻液排放到所收获的数量后，关闭反应器单元开关；当所有培养单元都完成卸料收获后，打开上料分支管道开关，充分冲刷卸料分支管道和总卸料管道内残存藻液，再关闭卸料分支管道开关，打开反应器单元开关，向反应器单元中回补培养液，到所需要的体积；

(9)当所有反应器单元都完成培养液回补后，关闭培养液管道开关和液体管道开关，打开气体管道开关，使管道内残存的培养液进入反应器单元；然后打开卸料分支管道开关，将卸料管道内残存液体全部排净，再关闭第一卸料分支管道开关、第二卸料分支管道开关和卸料管道总开关，完成自动卸料并重新开始另一轮微藻细胞培养。