[实用新型]一种高密度培养耦合预采收微藻的膜光生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高密度培养耦合预采收微藻的膜光生物反应器，属于微藻生物技术领域。

背景技术

微藻具有光能利用效率高、营养丰富、生长繁殖迅速、对环境的适应性强和容易培养等重要特性，现已有越来越多的藻类产品问世，微藻的培养和产品开发已成为当今生物技术的一个研究热点。但是，目前培养技术的不成熟，导致微藻生产成本高、效率低；同时，采收微藻生物质也是一个主要的难题，这是由于微藻很小，培养浓度较低，密度和水相近，且表面带负电荷，在培养基中会形成均一的体系，给采收过程带来很大难度。因此在微藻培养和采收过程中能量投入很高，制约了微藻的大规模产业化利用。

目前，微藻培养主要有开放式和封闭式两类光生物反应器。开放式光生物反应器构造简单，成本低廉及操作简单，但存在容易受外界污染、培养条件不稳定等问题。封闭式光生物反应器可进行无菌操作，培养条件稳定，可高密度培养，已成为今后发展趋势。传统的光生物反应器没有固液分离功能，反应器中的水力停留时间和微藻的停留时间是相同的，因此，在连续培养和采收藻产品过程中，传统的光生物反应器中最不利的限制条件是冲刷问题，即随着培养和采收微藻过程的进行，光生物反应器中生物量浓度越来越低。因此，光生物反应器通常就在最适的稀释率下运行，来达到最大的生物量产率，但最适稀释率比较小，这导致培养系统中可获得的微藻生物量浓度很低，在后续采收过程成本很高。

为了解决这个问题，本实用新型提供了一种高密度培养耦合预采收微藻的膜光生物反应器，通过膜光生物反应器系统来实现生物质停留时间和稀释率之间的分离。通过膜的渗透作用，培养液滤过而微藻细胞完全被截留，从而防止冲刷问题产生，增加反应器中的生物质浓度，同时减少后续采收环节的脱水量，减少采收成本；生物质浓度也可以通过部分回流浓藻液而得到更好的控制。同时，渗透液可以再利用做为微藻培养液。此外，膜过滤操作简单，不需要类似于助凝剂和絮凝剂等化学药品，这使得采收的微藻或者回流的渗透液中不会存在化学物质。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高密度培养耦合预采收微藻的膜光生物反应器，通过安装在光生物反应器主体中的内置式膜渗透装置或者过滤槽中外置式膜渗透装置，对微藻在反应器中的停留时间和浓度进行人工调控，增大反应器中生物量浓度，实现微藻的高密度培养，并定期进行微藻的预采收；同时循环利用渗透液，节约微藻培养成本。

本实用新型的目的是一种高密度培养耦合预采收微藻的膜光生物反应器。

所述膜光生物反应器包括光生物反应装置、光照装置、气体供给装置、膜渗透装置、过滤槽、渗透液收集装置；所述光照装置位于光生物反应装置外侧；所述光生物反应装置上部设有第一进样口和出气口，下部设有第一出样口和第一膜组件卡槽，底部设有第一微孔曝气管；所述气体供给装置通过管道与光生物反应装置底部的第一微孔曝气管相连；所述膜渗透装置能直接安装在光生物反应装置内或者安装在通过管道与光生物反应装置相连的过滤槽中；所述膜渗透装置和渗透液收集装置通过蠕动泵相连；所述渗透液收集装置通过循环管道与光生物反应装置相连。

所述膜渗透装置，在本实用新型的一种实施方式中，外置式安装时是安装在通过管道与光生物反应装置相连的过滤槽中，所述过滤槽上部设有第二进样口，下部设有第二出样口、第二膜组件卡槽，底部设有第二微孔曝气管；所述第二微孔曝气管与气体供给装置相连。光生物反应装置和过滤槽上均设有膜组件卡槽，当位置空间有限时，可选择内置式安装膜渗透装置，即将膜渗透装置直接安装在光生物反应装置中，使膜光生物反应器结构简单、紧凑，节约所占空间；当不受位置空间的限制或要获得更大的生物量产率时，可选择外置式安装膜渗透装置，即将膜渗透装置安装在与光生物反应装置相连的过滤槽中，通过膜渗透装置的过滤作用，过滤槽中藻液浓度很高，采收浓藻液提高产率，这样可以避免光生物反应装置中生物量浓度过高时产生的光遮蔽现象，同时部分回流过滤槽中浓藻液至光生物反应装置，增强系统稳定性，保持光生物反应装置中最适生长的藻液浓度。

所述光生物反应装置，在本实用新型的一种实施方式中，顶部法兰固定并密封。密封的生长环境可以防止外界污染，确保稳定的培养条件。

所述法兰，在本实用新型的一种实施方式中，其上设有孔，可以插入所需在线监测探头，方便检测培养过程。