[实用新型]一种阵列柱式光反应器单元及含有该单元的微藻培养系统

说明书

本实用新型属于微藻养殖领域，具体地说是一种阵列柱式光反应器单元及含有该单元的微藻培养系统，连接箱体上沿长度方向均匀设置有多根立柱，每根立柱分别与连接箱体密封插接，每根立柱的一端位于连接箱体内，另一端设有上盖；补气管容置于连接箱体内，一端通过连接箱体上一侧开设的进气口与所述输气管相连通，另一端为位于连接箱体内的盲端或与连接箱体上另一侧开设的进气口相连；连接箱体上连通向光反应器单元中送入培养液和藻细胞的输液管。本实用新型简化了反应器的结构，提高了安装的效率、可靠性和反应器内二氧化碳供应以及分子氧去除的效率，降低了培养过程的能耗，最终提高了微藻生产效率和降低反应器的制造运行成本。

技术领域

本实用新型属于微藻养殖领域，具体地说是一种阵列柱式光反应器单元及含有该单元的微藻培养系统。

背景技术

微藻通过利用光能和CO₂合成蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机组分，在地球的碳素循环和能量循环中发挥重要作用。许多微藻在胞内或胞外产生丰富的多不饱和脂肪酸、活性多糖和天然色素等高值生物活性物质，因此成为食品、饲料、燃料和医药等领域的重要材料来源。

在全球范围内，微藻生物技术行业正在迅速形成一条规模巨大的完整产业链，但微藻的高效规模培养仍然是影响微藻生产及成本的关键环节。目前，微藻的培养一般采用跑道式培养池、圆池、管道式光生物反应器、平板式光反应器等多种开放或密闭的反应器。跑道式培养池、圆池等具有装备造价低的优点，但是培养效率低、易受环境变化影响且易受敌害生物的污染。管道光反应器具有比表面积大、容积比大、不易污染、物料交换效率高、易于工艺放大等优点，培养微藻的生物质产率更高，有效生物成分的积累也更容易控制，因而广泛用于微藻的工业化培养。

现有的管道光反应器系统包括水平式、螺管式和立柱式等。水平式和螺管式管道光反应器系统内培养液的流动主要通过水泵来驱动。在规模生产实践中，为达到大的培养容积，管道往往长达数百米甚至数千米。一方面，过长的管道抑制了二氧化碳的均匀供给和氧气的释放，从而导致培养液供碳不足和氧过量富集产生氧化胁迫，从而抑制微藻生长。另一方面，在长的管道中为提高物料交换速率和保持藻细胞的良好悬浮，通常采用泵送的方式实现培养液进出和在管道内的流动，培养液泵送量大、能耗高，且水泵的机械剪切和管道内大流速的培养液剪切易对藻细胞产生损伤，严重影响藻细胞生长。与之相比，立柱式管道反应器中采用气升式曝气装置，上升的气泡流一方面使培养液能够混合良好并使藻细胞保持良好悬浮，另一方面强化了气泡中二氧化碳向培养液中的溶解传递以及培养液中藻细胞光合生长产生的氧气向气泡的传递，从而实现了补碳排氧，且气泡搅拌均匀，对藻细胞剪切损伤小。

然而，立柱式管道反应器在实际应用于微藻规模培养时仍然存在一些问题，比如传统的立柱式反应器均使用从顶端插入一根通气管及(或)曝气元件来曝气，藻细胞容易粘附在这些部件之上结疤而导致难于清洗的问题；而且，顶端通气由于通气分布不均，导致反应器底部存有死角，从而发生细胞沉降现象。此外，在规模生产中，往往需要成千上万根独立的立柱式光反应器组合才能达到培养规模，每一个立柱为实现其功能都需要通气管、底部和连接管道等多个部件，安装非常复杂，成本较高。上述问题成为制约立柱式光反应器发展和生产实践的瓶颈问题。

实用新型内容

为了解决现有立柱式管道反应器存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种阵列柱式光反应器单元及含有该单元的微藻培养系统。本实用新型简化了反应器的结构，提高了安装的效率和可靠性；同时，提高了反应器内二氧化碳供应和分子氧去除的效率，降低了培养过程的能耗，最终提高了微藻生产效率和降低反应器的制造运行成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：