[发明专利]一种规模化培养微藻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种规模化培养微藻的方法。

背景技术

近年来，微藻被认为是生物能源的重要原料之一，是解决未来能源危机的长期策略，成为研究的热点。目前，微藻的规模化培养是制约微藻生物能源产业链发展的瓶颈，如何实现微藻规模化、高产量的培养是亟待解决的问题之一。

传光是影响微藻规模化培养的主要因素，直接影响微藻的光合效率、生长状态和光能利用率。在微藻培养的研发过程中，可以利用微藻光合作用的特点提高光合效率，如，当藻细胞在光区和暗区之间的置换达到一定频率时（通常高于1Hz），就会发生“闪光效应”（Janssen M,Slenders P,Tramper J,Mur L R,Wijffels R.Enzyme Microbial Technology,2001,29:298-305），能提高微藻的光合效率。

微藻培养一般在光生物反应器中进行，光生物反应器可以分为开放式光生物反应器和封闭式光生物反应器。

开放式光生物反应器，以跑道池为代表，优点为建设成本低、能耗低、易维护；缺点主要为微藻浓度比较低、受外界环境因素影响大、占地面积大、水分蒸发量大。跑道池光生物反应器，在实际应用中藻液厚度一般为15-30cm，常以叶轮转动的方式推动藻液在池内循环、混合，防止藻细胞沉淀吸附并增加微藻与光的接触概率。然而在实际应用中，跑道池的不足逐渐显现出来，在接种初期，微藻浓度比较低，光可以到达较深的位置，微藻能获得充足的光照进行光合作用，随着微藻的生长，浓度越来越大，光衰减严重，虽然通过搅拌可以使下层的藻细胞运动到上层，但远不能满足微藻对光的需要，单位体积内很难得到较高的生物量。

封闭式光生物反应器，例如管式、板式、柱式等，优点是可提高微藻培养的浓度、简化了后期加工、微藻各种生长因子可以控制、不易受污染、产品质量好；不足是培养器本身成本高、培养过程中能耗高。部分研究者认为封闭式光生物反应器是微藻规模化培养的发展方向，并开展了大量的研究，研发出了多种封闭式光生物反应器，推动了微藻生物能源的发展。管式、柱式和板式光生物反应器是典型的封闭式光生物反应器，在此基础上还研发了很多新型光生物反应器，虽然在一定程度克服了开放式光生物反应器的不足，但微藻的光合效率和光能利用率仍较低。

因此，无论对于开放式光生物反应器还是封闭式光生物反应器，目前仍需以低成本的方式进一步提高微藻规模化培养过程中微藻的产量。

发明内容

本发明的目的是为了提高开放式和封闭式的光生物反应器规模化培养微藻的产量，提供了一种规模化培养微藻的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种规模化培养微藻的方法，所述方法包括在培养微藻的条件下，在光生物反应器中进行微藻的培养，其中，所述反应器包括允许含有微藻的液体流动的流道和扰流件，所述扰流件通过扰流截面沿第一方向延伸而形成，所述扰流截面包括顺次连接成封闭形状的第一边、第二边和第三边，所述第一边、所述第二边和所述第三边沿所述第一方向延伸分别形成第一扰流面、第二扰流面和基面，所述第一边和所述第二边为凹曲边，所述基面贴合于所述流道的内表面设置，所述第一扰流面和所述第二扰流面相对于所述基面倾斜设置，所述第一方向与所述流道的延伸方向交叉。

优选地，所述第一扰流面和所述第二扰流面朝向所述基面倾斜。

优选地，所述第一扰流面比所述第二扰流面更靠近所述流道的入口，所述第一边的两端点所形成的直边与所述第三边的两端点所形成的直边的夹角为第一角度，所述第二边的两端点所形成的直边与所述第三边的两端点所形成的直边的夹角为第二角度，所述第一角度小于等于所述第二角度。

优选地，所述第一角度为30-60度，所述第二角度为45-80度。

优选地，所述含有微藻的液体流动的流速为0.3-2m/s。

优选地，所述第一边具有第一曲率半径，所述第二边具有第二曲率半径，所述第一曲率半径大于等于所述第二曲率半径；更优选地，所述第一曲率半径为扰流件的高度的2-10倍，所述第二曲率半径为扰流件的高度的1-5倍。

本发明的规模化培养微藻的方法，能够增加微藻沿垂直方向的运动，使微藻在光区与暗区之间穿梭，从而提高微藻的光能利用率和光合效率，提高微藻的产量。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为根据本发明的一种实施方式的光生物反应器的正视示意图。

图2为如图1所示的光生物反应器的俯视示意图。

图3为本发明的光生物反应器的五种实施方式的侧视示意图。