[发明专利]一种外置加固内部连通式平板光生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及光生物反应器，具体来说是一种外置加固内部连通式平板光生物反应器。

背景技术

微藻是一类系统发生各异、个体小、通常为单细胞或群体的、能进行光合作用的水生(或陆生、气生、共生)低等植物。微藻资源丰富、种类繁多，可应用于生物制药、营养品、保健品、天然食品加工、生物饵料、生物肥料、废水处理和可再生能源生产等方面，具有重要的经济和社会价值。单个微藻细胞相当于一棵高等植物的植株，它可以不断繁殖并行使多种多样的生理、生化功能。这些单细胞的微藻可通过类似于微生物发酵的方式，在透明的培养装置——光生物反应器中进行规模化培养。因此，一种高效的光生物反应器是快速实现微藻规模化培养的关键设备。

用于微藻培养的光生物反应器主要有敞开式和封闭式两种类型。敞开式光生物反应器具有结构简单、容易放大和成本低等优点，已被应用于微藻的商业化大规模培养中。但它也存在诸多缺点，如比表面积小、光能和CO2利用率低、易污染、环境条件(温度、光照、pH值)控制能力差等，目前仅有少数几种微藻(小球藻、盐生杜氏藻、节旋藻或螺旋藻等)能够采用敞开式光生物反应器进行培养，而对于培养条件要求温和、种群竞争能力较弱的微藻，则只能采用封闭式光生物反应器培养。与敞开式光生物反应器相比，封闭式光生物反应器具有以下优点：(1)不易受到灰尘、昆虫及杂菌等污染，能实现单种培养；(2)温度、pH值等培养条件易于控制；(3)培养密度高，便于收获；(4)适合于绝大多数微藻的光自养培养；(5)有较高比表面积；(6)光能和CO2利用率较高等优点。但是，封闭式光生物反应器的投资和操作成本高。

封闭式光生物反应器主要有四种类型：管道式反应器、柱式反应器、袋式反应器和平板式反应器。其中管道式光生物反应器溶解氧解析困难、不易清洗、成本高、温度控制较困难。柱式光生物反应器不存在氧解析和混合问题，但其培养体积较小、不易放大(纵向和径向)、比表面积小、且反应器中心光线不易穿透，生产效率低。袋式反应器同样存在氧解析困难、透明材料无法反复使用等缺点，另外其膜透光性差，外加固结构遮光明显，将其应用在规模化培养中，还需进一步的改进。目前也存在一些针对上述三种反应器的改进模型，但均未达到工业级别的光生物反应器设计要求。平板反应器相对于上述三种反应器，则具有诸多优点：比表面积大、光利用率高、结构相对简洁、易清洗、容易加工制造、成本造价低、可根据需要设计不同的光径、还可改变反应器角度使之面向光线照射方向、氧的累积浓度低、适合户外培养，其短的光通路及气流强烈湍动，是实现高密度高产培养的有利条件。