[发明专利]生物反应器和其用途

说明书

相关申请

本申请要求以下专利申请的优先权：2009年1月20日提交的US临时申请No.61/145,893；2009年4月13日提交的US临时申请No.61/168,740；2009年1月21日提交的US临时申请No.61/205,590；2009年4月11日提交的US临时申请No.61/212,387；2009年11月5日提交的US临时申请No.61/258,322。这些在先申请的内容已经通过引用结合进来。

技术领域

本发明是关于将环境气体引入液体的方法和系统。

背景技术

需要将各种气体溶解在液体中。例如，在废水处理中，将氧气或臭氧溶解在水中是有用的。一种已知的废水处理方法包括将氧气引入所述水中以支持需氧细菌的生长。典型地，这是通过将氧气鼓泡通过所述水来实现的。还有用的是将臭氧加入到水中以杀死细菌和病毒以及用于去除臭味和颜色。这种处理例如用于加工水果和蔬菜。同样，典型地，通过使臭氧在水中鼓泡来实现臭氧的引入。和常规空气鼓泡方法相关的难处在于它们对电力的需求大。另外，这些方法效率不高。当使用空气鼓泡时，在溶解氧达到有用水平之前需要花费相当长的时间。结果，大量的气体没有溶解，而是最终被浪费了。

发明内容

本发明涉及使用旋转的轮将气体引入到液体介质中。所述轮覆盖有一个或多个网状结构。在所述结构的形成中，肋条互相连接以形成孔隙。当孔隙具有规则形状时，该结构的每一层可以视为网格层或者网层。

所述轮能够安装成突出到液体表面之上。当轮转动时，网状结构中的孔隙夹带气泡。随着这些气泡和孔隙之间的边缘(例如，网的相邻层中的肋条)相互作用，它们变得越来越小，因此更容易溶解在液体中。

在一个方面中，本发明特征在于用于将环境气体引入液体中的旋转轮组装件。所述组装件包括具有面的轮片；和位于所述面上的网状结构。所述轮片可以是实心的或者液体比如水不可渗透。所述旋转轮组装件可以进一步包括通过轮片的轴，所述轴的位置使得一部分轮片突出到液体水平面上方。所述网状结构能够由铝、铝合金、不锈钢或耐臭氧塑料制备。它能够包含在所述面上的一层或多层塑料网或金属网。所述网能够具有菱形、方形或六角形的网孔。所述网孔的直径可以是0.5-2.0cm。

在一个实施方案中，所述组装件的网层中最靠近轮的层包含多个具有第一尺寸的网孔，最远离轮的层包含多个具有第二尺寸的网孔，其中第二尺寸大于第一尺寸。

在另一实施方案中，上述面是轮片的侧面或圆周面。例如，所述轮是覆盖有一层或多层网状结构的转管。参见图2。

所述旋转轮组装件能够包括多个轮片，每个轮片具有用于放置网状结构的面。它能够包括第一轮片、和第一轮片共轴安装并且沿着轴向和第一轮片分开的第二轮片、和多个在第一轮和第二轮之间延伸的板，所述板具有面。所述网状结构设置在板的面上。

本发明还特征在于将气体引入液体的旋转轮组装件。所述组装件能够包括用于容纳液体的机构；用于夹带气泡的机构；和用于将所述夹带机构插入到液体表面之下的机构以及用于将大尺寸气泡夹带并击碎成小尺寸的机构。

在另一方面中，本发明特征在于具有多个如上所述旋转轮组装件的装置。所述组装件一起组装在生物反应器槽或室中。

在另一方面中，本发明特征在于用于将环境气体引入液体的生物反应器。它包含用于容纳液体的槽；和可旋转安装在所述槽中的上述轮组装件。所述生物反应器能够进一步包括用于该槽的气密性盖子。所述气体可以是空气、氧气、臭氧、芳香气体、氮气或CO₂。对于空气、氧气、芳香气体、氮气或CO₂而言，网状结构可以由塑料、铝、铝合金、不锈钢或塑料制备。对于臭氧而言，网状结构可以由耐臭氧性塑料制备并且所述槽是气密性的。

在生物反应器中，所述液体可以包含化学物质、病毒、微生物(例如，细菌或酵母)、植物细胞或哺乳动物细胞。引入到液体中的气体能够处理所述化学物质或杀死病毒、微生物、植物细胞或哺乳动物细胞。所述液体可以包含水、工业废水或下水道的废水。或者，所述气体是所述微生物或细胞生长所需的。