[发明专利]室外培养微藻的节能光生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于微藻生物工程技术领域，具体地说涉及一种室外培养微藻的节能光生物反应器。

背景技术

微藻具有光合效率高、生长速度快、生长周期短、固碳效率高、生化组成丰富等特点，利用微藻可以生产蛋白、油脂、类胡萝卜素、脂肪酸、食品添加剂、色素、抗生素及其他高附加值产品等，微藻还可用于富含CO₂废气和富含N、P废水的处理，因此微藻在能源、食品、医药和环境等各领域具有广泛的应用前景，微藻生物技术产业潜力巨大。

微藻产业面临的核心问题是如何提高微藻生物量产量和降低微藻培养成本，光生物反应器是微藻规模培养的核心，目前主要有开放式培养和封装式培养两种方式。相比于开放式反应器，封装式管道反应器具有培养条件稳定、培养密度和效率高、不易被污染等优点，但是也存在光能利用率低、培养成本高等问题。因此，在延续封装式管道反应器原有优点的基础上，进一步提高其光能利用率并降低能耗和水耗，从而进一步提高微藻的生物量和培养效率，降低培养成本成为微藻生物工程领域关键技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种室外培养微藻的节能光生物反应器，该装置能解决室外规模培养过程中面临的光照不均匀问题，从而提高微藻的光合效率和生长速率，此外，本发明还将微藻培养与微藻浓缩有机结合，既有利于微藻收获后续加工，而且还能实现培养液循环利用，从而降低微藻培养成本。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的室外培养微藻的节能光生物反应器，包括储液罐、培养管、浓缩罐、储水箱和控制柜。所述的储液罐顶部设有自动排气止回阀、与储水箱连接的管道及进水阀、进料口、进料阀和循环液进口，储液罐罐体下部设有进气管、取样管及取样泵、循环液出口和出料口，储液罐内底部设有曝气管，储液罐内一侧设有液位传感器一、温度传感器、pH传感器和密度传感器。所述的进气管外连接气体配比泵，气体配比泵设有空气入口和二氧化碳入口。所述的曝气管上设有微孔，曝气管与进气管连通。所述的培养管由支架固定，培养管外周由光感玻璃罩包围，底部设有反光板，中间设有照明设施和光照传感器，培养管的上开口为藻液进口，下开口为藻液出口。所述的藻液进口经循环泵与储液罐的循环液出口连接，在藻液进口前设有紧急电磁开关和自动排气阀，藻液出口与储液罐的循环液进口连通。所述的浓缩罐设有搅拌装置，液位传感器二，中下部设有膜过滤器，膜过滤器上方设有出料孔，膜过滤器下方设有真空泵和潜水泵。浓缩罐经出料泵与储液罐的出料口连接。所述的储水箱设置在储液罐的上方。所述的控制柜中设有相关电器部件，接受整套设备的电器信号和控制其自动运行。

本发明与现有技术比较具有以下优点：（1）本发明设计的培养管为回形排列，可以有效利用立体空间，反光板可以使光线增强，提高了光能利用率，减少管道间的遮光现象。（2）本发明采用的光感玻璃罩可以自动调节光强强度，有效避免了强光对藻细胞的损伤，而且光照传感器也会在外界光照不足时通过照明设施自动补充人工照光并自动调节光强，从而实现既能有效合理利用自然照光，又不受天气导致的自然光照等影响，使微藻细胞始终维持在适应的光照环境中，极大地节约能源并提高培养效率。（3）本发明在管道上设置有紧急电磁开关，可以在特殊情况下如管壁破裂和接头泄露时通过关闭紧急开关防止储液罐中藻液继续泄露，具有自身保护功能。（4）本发明反应器在运行过程中，微藻细胞利用太阳能通过光合作用将CO₂转换为氧气和生物质，CO₂来源可以为工厂烟道气或发电厂废气，可以变废为宝，保护环境，从而降低培养成本。（5）本发明反应器中的温度、pH、光照、液位和细胞密度等运用传感信号，可以自动调控到最佳培养条件，使微藻培养过程可控并维持在理想条件下，还能降低人力资本。（6）本发明将微藻培养与藻细胞收获浓缩相结合，浓缩后的藻液有利于微藻后续加工处理，而且浓缩过程中分离出的不含藻细胞的液体又可以进行循环利用，在补充一定量营养元素后可作为培养基进行微藻再培养，既节约水资源又能降低培养成本。（7）与大多数现有微藻室外培养装置比较，本发明反应器装置可极大提高微藻光能利用率和水资源重复利用率，综合培养成本可降低30%-50%。

附图说明

图1是本发明结构示意图。