[实用新型]一种管池结合式闪光生物反应器系统

说明书

本实用新型涉及生物质能利用技术，旨在提供一种管池结合式闪光生物反应器系统。该系统包括用于培养微藻的跑道池反应器；在其上方平行布置若干根透光材质的水平横管，水平横管与跑道池反应器的长度方向相互垂直；相邻水平横管的端部之间以弯管相连，组成贯通的水平横管反应器；水平横管反应器的出口端通过管路依次连接跑道池反应器和CO₂溶解器，后者出口端通过管路依次连接离心泵和水平横管反应器的入口端；在CO₂溶解器中设置气体分布器，气体分布器通过管路连接至CO₂气源。本实用新型能改善跑道池藻液表面的光区与暗区分布，显著强化微藻细胞流动的闪光效应，提高跑道池内部微藻细胞运动的闪光频率，有利于促进微藻光合作用生长固碳。

技术领域

本实用新型关于生物质能利用技术，特别涉及一种管池结合式闪光生物反应器系统。

背景技术

微藻由于生长速度很快、光能利用效率高，生物质具有较高经济价值，故已成为烟气CO₂减排和新能源开发领域的前沿研究热点。充分利用微藻捕集燃煤电厂、煤化工厂、工业炉窑等排放烟气中CO₂，在降低微藻生产原料成本同时，还能得到富含高价值活性成分的生物质。跑道池反应器作为微藻养殖产业最成功的商业化养殖模式，其设备工艺操作简单并且易于放大，因而在国内外得到了广泛应用。

太阳光线在藻液中的穿透距离十分有限，在跑道池底部的微藻细胞因远离藻液受光表面，故难以得到充足光能进行光合作用。然而当外界环境太阳光照过强时，跑道池藻液表面的微藻细胞因长时间暴露于强光中，使得被迫接收光能超过细胞光合系统利用量，从而导致细胞光合作用效率下降。研究人员将光照强度低于一定阈值的反应器区域定义为暗区，反之为光区。研究发现微藻需要在反应器培养液中的光区与暗区之间不断快速变换才能获得更高的光能利用效率和细胞生长速度。故将每秒时间内微藻细胞在光区与暗区之间的变换运动次数称作闪光频率，并通过改良反应器内部结构、优化光区与暗区分布特性能有效提高微藻细胞运动的闪光频率。Yang等在跑道池内部设置了扰流挡板产生漩涡流场，以增强微藻运动的闪光频率提高生长速率，通过反应器结构优化促进气液混合传质使微藻生物质产量提高了22％。但是设置扰流挡板增加了流动阻力降低了藻液流动速度，故有必要开发新型反应器结构来提高闪光频率促进微藻生长固碳。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种管池结合式闪光生物反应器系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种管池结合式闪光生物反应器系统，包括用于培养微藻的跑道池反应器；其特征在于，在跑道池反应器上方平行布置若干根透光材质的水平横管，水平横管与跑道池反应器的长度方向相互垂直；相邻水平横管的端部之间以弯管相连，组成贯通的水平横管反应器；水平横管反应器的出口端通过管路依次连接跑道池反应器和CO₂溶解器，CO₂溶解器的出口端通过管路依次连接离心泵和水平横管反应器的入口端；在CO₂溶解器中设置气体分布器，气体分布器通过管路连接至CO₂气源。

作为一种改进，所述水平横管分为1～5层且沿垂直方向重叠布置，每层横管数量为10～1000列；在垂直方向上相邻两管的管壁间距为管径的1～5倍，在水平方向上相邻两管的管壁间距为管径的1～10倍。

作为一种改进，所述跑道池反应器的数量为3～10个；各跑道池反应器以长度方向相互平行的方式布置，且彼此首尾依次相连；每个跑道池反应器中均设置搅拌桨轮和膜片曝气器。

作为一种改进，所述搅拌桨轮是不锈钢材质的十字桨轮；膜片曝气器为橡胶材质产品，孔径0.8mm，孔隙率0.85；膜片曝气器通过管路连接CO₂气源。

作为一种改进，所述水平横管的管径为5厘米，水平横管底部与跑道池底部之间的最小距离为2米。