[实用新型]基于流体驱动内置转子的管式光生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种藻类培养系统，尤其涉及一种在透明管内安装流体驱动转子组，内部添加光照装置，实现360°光照无阴影区，并能够加剧藻液混流，防止藻附着管壁，促进藻均匀接触光照、二氧化碳及营养成分的基于流体驱动内置转子的管式光生物反应器。

背景技术

近年来对藻类的研究发现，藻类生长效率高，CO₂固定能力高，并且能够制备生物能源、营养品和药物等产品。因此，亟需开发新型高密度、高产量适合大规模生产的藻类培养系统。现有的规模化培养藻类系统有敞开式和封闭式。封闭式藻类培养系统易于控制工艺条件，受环境变化影响小，并且容易高密度培养，应用最为广泛。封闭式光生物反应器主要有平板式、柱式、跑道式和管式等类型。

管式光生物反应器接受光照面积大，水力循环系统简单完善，密集度高，是适合培养藻类的优良培养设备。中国专利公开号CN103255051 A公布了一种管式光生物反应器，其结构简单，方便组装，可以随时根据藻产量的要求对反应器的容积大小进行变更。但是藻种长时间培养时会粘附在管壁上生长，阻碍管子中心部位的藻细胞接受光照，从而抑制藻细胞的生长，对培养藻的产量造成不良影响；并且，当反应管线太长时，在培养过程中藻细胞产生的O₂不能及时排出，溶解氧会进一步抑制藻的光合作用，阻碍藻的生长。中国专利公开号CN102660448 A的专利公布了一种利用废气废热规模化培养微藻的套管式光生物反应系统，该反应系统的反应管采用套管结构，内管表面开小孔，外管和内管之间的区域作为培养藻的空间，当气体从内管通过时，可以被小孔分割成小气泡进入藻液，及时供给藻细胞CO₂，并能够实时带走光合作用产生的O₂，消除溶解氧光抑制作用。但该发明仍然存在藻附着管壁生长，阻挡管内藻细胞均匀接受光照，减小了光照有效区域，使单根管子管径不能太大，管子长度也受到了限制；同时，由于反应管放置在控温水池中，管子横截面上存在着光照阴影区，从而对日光或灯光的利用率不足。此外，培养液在管内的流动主要是沿中心轴方向的横向流动，不利于培养液的实时混合和营养均布，造成藻类营养接触不均，生长速率受到抑制。以上所体现的问题均制约着管式光生物反应系统的生产效率和扩大。

实用新型内容

针对以上所述的藻类规模化培养的现有问题，本实用新型提供了一种在透明管内安装流体驱动内置转子组，并使用发光中心轴的管式光生物反应系统。本实用新型主要包括内置流体驱动转子的透明光生物反应器，由发光中心轴、光导体和光源发射器组成的管内光照装置，由供气管线、供气阀门和多孔曝气装置组成的供气装置，以及储液缓冲装置、管外光照装置、保温装置和检测装置。本实用新型所述的曝气装置是由微孔透气材料(陶土、氧化铝、氧化硅或尼龙等)制成的扩散板、扩散盘和扩散管等；可将气泡直径破碎成2mm以下(气泡在200nm以下者，为微孔)。本实用新型能够解决藻粘附管壁生长、遮蔽光照、降低生产率和制约管径扩大的难题；能够充分促进液体混合、实现营养均布，使藻细胞最大化地接触吸收CO₂气体和营养盐；能够实现设备360°光照无阴影区域，增大藻细胞对光的利用率，提高藻培养的生产速率；本实用新型通过供气系统可以对整个反应管路分段按需补充CO₂，并能够及时将O₂排出反应器，消除光抑制作用。

为了解决上述技术问题，提出的技术方案是：基于流体驱动内置转子的管式光生物反应器，主要包括储液缓冲装置、内置流体驱动转子的管式光生物反应器、管内光照装置、供气装置、管外光照装置、保温装置和检测装置。

本实用新型基于流体驱动内置转子的管式光生物反应器，所述储液缓冲装置为透明罐体，储液缓冲装置的下端为椭圆结构封底，椭圆结构内安装曝气装置，储液缓冲装置的上端连接培养液输送管线及藻种输送管线，储液缓冲装置的下端由藻液输送阀门、液体输送管线、蠕动泵与管式光生物反应器相连。储液缓冲装置内的曝气装置与供气管线连接。培养液与藻种按照工艺要求的比例在储液缓冲罐内混合，再通过蠕动泵的作用经由输送管线输送入管式光生物反应器，CO₂与空气的混合气通过曝气装置进入储液缓冲装置，以微小气泡的形式与藻液混合，为藻初始阶段的培养提供必要的养分。