[发明专利]光生物反应器的清洁装置及光生物反应器

说明书

本发明公开一种光生物反应器的清洁装置及光生物反应器，光生物反应器包括管道，所述清洁装置用于清洁该管道，所述清洁装置包括内环体和外牵引装置；所述内环体位于所述管道内，所述内环体包括磁性环体和所述磁性环体外设置的清洁结构层，所述清洁结构层能匹配贴合所述管道内壁，能以摩擦方式清洁所述管道内壁；所述外牵引装置对应所述内环体位于所述管道外，所述外牵引装置能与所述磁性环体产生相互作用的磁力，所述外牵引装置能带动所述内环体在所述管道内移动。通过外牵引装置的作用力，使内环体可被控制地移动并与管壁摩擦，移动的间隔周期、移动的速度、不同部位的摩擦力度都可以调节。

技术领域

本发明涉及一种藻类培养系统，尤其涉及一种防止透明管内生长的藻附着管壁积累的光生物反应器的清洁装置及光生物反应器。

背景技术

微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，且营养丰富、光合利用度高的自养植物，细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。

然而，自然界中并不存在可以直接收集加工的大量现成微藻资源。开发供人类社会发展所需的微藻资源，首先要规模化工程培养生产微藻原料。目前，微藻规模化人工培养微藻主要有开放池和封闭光生物反应器两类方式：开放池为开放式(如跑道池)反应器，其投资成本低，且位于室外，能直接利用太阳光。但是该方式培养条件不稳定，并存在严重的污染问题。而封闭式光生物反应器，虽然投资费用相对较大，但由于可以调控多项培养参数，更易于控制生物污染，培养微藻的产率更高，因此成为近年来本领域研发重要趋势。

管道式光生物反应器是一种在产业生产及试验中，较为典型的封闭式光生物反应器，其主要由数排透明的玻璃或高分子材料管道连接而成，微藻培养液通过循环泵在管道内循环，接受光照实现自养繁殖。但是，管道式光生物反应器在培养微藻的过程中，常常不可能避免地产生藻类的大量附着贴壁积累，不仅降低管道的透光度，减少光的透过，而且这些附着的藻类也容易发生死亡、变质进而影响整个管道内的藻的质量；此外，附着的藻也难以收获，因此减少了整个管道式光生物反应器的有效产藻量。常用的清理贴壁的方法是，在培养结束后或中断后，用NaClO₃溶液浸泡、冲洗，并可在管道内放入清洗小球等方式进行辅助，但是这种方式操作繁琐、效果有限，且每培养1体积的藻液，需要大约3-5体积的水量进行清洗，耗水量太大。

业内对于解决这个问题，也有相关的设计和研究。例如，主题为“基于流体驱动内置转子的管式光生物反应器”，公开号CN104560695A的中国发明专利申请，其主要是通过在管道内设置一个流体驱动转子，通过流体在管道内流动驱动转子转动，在贴近管壁处产生较强紊流，能够解决藻粘附管壁生长、遮蔽光照、降低生产率的难题。但是在管道内放置被动转动的转子结构，对流体产生较大阻力，因而对管道式光生物反应器的管道长度和泵的驱动功率参数都提出要求。此外，这种方式只是增大贴近管壁的流体紊流强度，并不能实质解决藻附着积累的问题。

再一个关于管道式光生物反应器内壁清洗的专利申请，主题为“管道光生物反应器管内壁的清理方法”，授权公告号为CN102000679B的中国发明专利，其主要将若干各个小的磁性球体放入管道光生物反应器内，培养液在动力推动下流动，磁性球体随培养液随机进入光生物反应器的管道内并进行定向移动，磁性球体在光反应器管道内循环移动过程中不断地与管壁产生轻微碰撞与摩擦，从而将粘贴到透明管道内壁上的藻细胞材料蹭入培养微藻的液相中，将管道光生物反应器有效清理并保持其透光性。(如图1所示)