[发明专利]培养光养生物的光生物反应器

说明书

本发明涉及一种如权利要求1序言所述的光生物反应器，一种如综合权利要求所述的光生物反应器内的一种支承构件的布置，以及一种配备有该光生物反应器的生物沼气装置。

由于其丰富的高品质生物质属性，光养生物(例如藻类)可以被方便用于生物沼气生产。在该过程中，可以在特殊的光生物反应器内培养光养生物，然后在尽可能最佳的条件下在发酵罐(也被称为生物反应器)内将其发酵为生物沼气。

对于光养生物的培养，通常具有开放式和封闭式生产系统。在开放式生产系统中，例如开放式水池，光养生物在户外培养，并且光养生物生长所需要的光基本上由可用日光提供。在这种情况下，生物培养过程中存在污染危险，特别是环境影响所带来的危险，例如风和外来物质，这主要由开放式布置所造成。最后，外来物质也可能会引起培养的生物突变为未知的或有害的藻类等，并因此会污染装置的其他部件。例如对于藻类，该生产系统的目标温度调节是生物培养的一个重要因素，其适宜范围介于16-22℃之间，但这通常难以实现。

DE 4134813 A1文件介绍了封闭式生产系统，该系统同时将日光以及人造光用于光养微生物的培养。该装置包括弯曲状通道，用于培养基流过。在一个实施例中，该通道布置在平行平面板之间并悬吊在一个框架上，同时可以转动，以改进光线入射。

此外，光生物反应器与生物沼气装置之间的联接是已知的(DE 102010001907 A1)，其中提供了一个光生物反应器，其结构管道以弯曲状布置。结构管道的布置具有一个倾斜角度，并且结构管道具有特殊的表面形状，以防止生物膜的形成。

在封闭式生产系统中，该复杂的结构存在着问题，并很难以一种经济的方式实现工业规模的光养生物的培养。在引言中提到的光生物反应器类型在设计上主要用于有限的生产量。对于工业规模的光生物反应器或生物沼气装置，有必要以一种便于维护的方式进行设计，以提高该系统的可用性并确保最佳操作。

此外，植物或动物残余物和有机废物被越来越多地用作光养生物的培养以及生物沼气生产的基质。大量生物沼气被生产，尤其在人口密集的新建居民区，但是，在城市规划中，通常无法考虑大规模的光生物反应器或生物沼气装置。一般情况下，光生物反应器或生物沼气装置在偏远地区使用。反过来，基质材料的必要运输影响了光生物反应器或生物沼气装置的成本效益。

除非下文另有说明，上述的特征可以以任何方式与下文描述的本发明的标的物组合，即可单独使用，也可任意组合。

本发明的一个目的是进一步开发一种光生物反应器或生物沼气装置。

本发明的该目的通过具有权利要求1的特征的光生物反应器，以及具有所述协调权利要求的特征的制品来实现。有利的实施例在从属权利要求中显而易见。

因此，根据该提案，提供了一种用于培养悬浮液流过的透明管道系统，优选地，用于光养生物生长的所述管道的朝向采用大致水平的方式。本发明意义上的培养悬浮液包括用于光养生物培养的营养液。在藻类培养的情况下，培养悬浮液主要构成了藻类基质。此外，该透明管道系统以水平层级方式布置，尤其是至少两个水平层级，优选地采用四个以上的水平层级。因此，该管道系统的水平层级布置对应于数个层级的管道的大致水平情况。优选地，处于一个水平层级的管道或管段的间距要显著小于水平层级之间的间距。因此，这样可保证水平层级结构的管道或管段的空间节省。该透明管道系统的水平层级结构能够实现表面面积的有效利用。这样，可以减少对光生物反应器或配备该光生物反应器的生物沼气装置的表面面积的要求。同时，由于管道的水平层级布置，这能够以一种高效的方式提供较大的管道容量，以便培养悬浮液(例如藻类基质)流过，并将其充分暴露于光线，实现最佳的光合作用。这可以避免培养悬浮液(例如微型藻类基质)流经的管道系统的不利遮阴情况，而这一问题是常见的。因此，这可以提高整个光生物反应器或生物沼气装置的效率。

为了使透明管道系统避免受到天气影响并达到保温效果，在一个实施例中提供了外壳，该外壳的一些部位具有透光性。外壳的上部，特别是顶部，优选地应以一种透光方式布置，以确保尽可能合适的日光入射。