專利名稱：微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器，用于提高微藻的產(chǎn)量和質(zhì)量， 屬于微藻培養(yǎng)生物技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微藻一般是光合自養(yǎng)生物，生長潛力巨大，是生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者，是生物 圈中第一生產(chǎn)力的重要組成部分。 一些微藻是水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要餌料；微藻中的一 部分，富含營養(yǎng)成分，是人類極好的營養(yǎng)品，如螺旋藻富含蛋白質(zhì)；也有一部分 微藻，生長迅速，可大量吸收水體中的氮磷等營養(yǎng)元素，成為新型的治理水體污 染的生物。由于微藻生物產(chǎn)量大、生物質(zhì)豐富，因此可用于生產(chǎn)乙醇、生物柴油、 生物肥料等新型能源。
影響微藻生長和細(xì)胞成分的主要因素是光照、溫度、鹽度、堿度等，合適的 培養(yǎng)條件對于提高微藻的產(chǎn)量和質(zhì)量非常重要。
目前微藻的培養(yǎng)和生產(chǎn)過程主要采用水泥池開放培養(yǎng)，部分采用透明封閉的 反應(yīng)罐。水泥池開放培養(yǎng)方式，設(shè)備簡單，可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，但由于與空氣接 觸面積大，容易受敵害生物污染，影響產(chǎn)量和質(zhì)量；同時由于微藻生長容易受到 溫度、光照的影響，在不同的季節(jié)其生產(chǎn)過程很不穩(wěn)定。透明封閉的玻璃罐的培 養(yǎng)方式，由于微藻生長迅速，容易造成反應(yīng)器內(nèi)混合不均勻，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)有效 輻射光強(qiáng)下降，影響微藻的生長，甚至導(dǎo)致微藻的死亡分解，同時作為影響微藻 生長重要因素的溫度不易控制，直接影響到微藻的產(chǎn)量和質(zhì)量。 發(fā)明A容
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有微藻培養(yǎng)技術(shù)的不足，提出一種微藻培養(yǎng)光 生物反應(yīng)器，可以調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的光輻射強(qiáng)度、提高光的利用效率，不易受敵害 生物污染。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提出的微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器主要包括光 源、光源發(fā)散筒、生物反應(yīng)筒、放空斗、支柱和支撐底盤。光源位于整個反應(yīng)器 的最上部，安裝在錐筒狀光源發(fā)散筒的頂端，光源發(fā)散筒倒扣安裝在圓筒狀的生物反應(yīng)筒的上端。在光源發(fā)散筒的中部安裝光源保護(hù)層，在光源保護(hù)層下部的光 源發(fā)散筒壁上安裝一根通氣管。生物反應(yīng)筒中安裝螺旋狀加熱管，加熱管下端的 進(jìn)水口及加熱管上端的出水口均伸出生物反應(yīng)筒的壁外；生物反應(yīng)筒內(nèi)安裝有溫 度測定器、堿度測定器和鹽度測定器，上述三個測定器的控制面板分別安裝在生 物反應(yīng)筒的外壁上。生物反應(yīng)筒的下端連接安裝錐筒狀放空斗，放空斗下部尖嘴 處連接裝有闊門的放空管，放空斗靠近尖嘴的外壁上對稱安裝兩根裝有閥門的曝 氣管；三根支柱等距支撐在生物反應(yīng)筒與放空斗銜接處，支柱下端固定在支撐底 盤上。
所述的光源一般可采用帶有白色熒光涂層的金屬鹵化物冷燈。 所述的光源發(fā)散筒、生物反應(yīng)筒和放空斗均為透明材質(zhì)(如有機(jī)玻璃)制成，
內(nèi)壁涂有或者外壁覆蓋鏡面反光材料，保證光源發(fā)出的光均反射回生物反應(yīng)筒
內(nèi)，提高光的利用效率。
光源發(fā)散筒設(shè)計成錐筒狀，將光源安裝在錐頂，以使光全部照射在生物反應(yīng)
筒內(nèi)。在光源發(fā)散筒內(nèi)，光源與生物反應(yīng)筒之間設(shè)有一層防水光源保護(hù)層，防止
水蒸氣導(dǎo)致光源損壞。光源保護(hù)層上還可以放置一些遮蔭材料，以調(diào)節(jié)生物反應(yīng)
筒內(nèi)的光照強(qiáng)度。
生物反應(yīng)筒為圓筒，其高度與圓筒截面直徑的比例為1: 0.8-1.2，以免筒 內(nèi)下層的光照強(qiáng)度過低。螺旋狀加熱管的螺旋中心線與圓筒中心線重合，加熱管 一般采用不銹鋼材質(zhì)，加熱管通過熱水循環(huán)向生物反應(yīng)筒內(nèi)的反應(yīng)液供熱，保證 在低溫季節(jié)微藻的生長溫度。加熱水從加熱管下端的進(jìn)水口進(jìn)入，上端的出水口 流出。在生物反應(yīng)筒的中部位置安裝溫度、鹽度、堿度測定器，它們的控制面板 安裝在反應(yīng)筒的外壁上，可隨時監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)的溫度、鹽度和堿度。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi) 的鹽度和堿度需要調(diào)節(jié)時，可通過光源發(fā)散筒上的通氣管向反應(yīng)器內(nèi)加藥調(diào)節(jié)。
可通過放空斗下部的曝氣管對反應(yīng)液進(jìn)行曝氣，起到加強(qiáng)反應(yīng)器內(nèi)氣體交換 的作用，同時曝氣可使反應(yīng)液混和均勻，從而提高光照效率，提高微藻產(chǎn)量和質(zhì) 量。微藻培養(yǎng)達(dá)到一定程度時，放空斗底部的放空管可將反應(yīng)液完全放出。
支撐底盤為一平面圓盤，其直徑應(yīng)比生物反應(yīng)筒的截面直徑略大。它們均應(yīng) 采用強(qiáng)度較高的復(fù)合材料制成。本實用新型提供的微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。反應(yīng)器內(nèi)的 光輻射強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)，以提高光的利用效率；可進(jìn)行曝氣充氧、加強(qiáng)氣體交換， 同時可使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)液混合均勻。反應(yīng)器內(nèi)有水熱加熱管，可在低溫季節(jié)維 持溫度穩(wěn)定，有助于提高微藻的產(chǎn)量和質(zhì)量。

圖1為微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖l中l(wèi)為光源，2為光源發(fā)散筒，3為通氣管，4為生物反應(yīng)筒，5為溫 度測定器，6為堿度測定器，7為支柱，8為支撐底盤，9為光源保護(hù)層，10為 加熱出水口， ll為螺旋加熱管，12為鹽度測定器，13為加熱進(jìn)水口， 14為放空 斗，15為曝氣管，16為放空管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式進(jìn)行描述。
本實用新型提供的微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括光源 1、光源發(fā)散筒2、生物反應(yīng)筒4、放空斗14、支柱7和支撐底盤8。光源1安裝 在錐筒狀光源發(fā)散筒2的頂端，光源發(fā)散筒2倒扣安裝在圓筒狀的生物反應(yīng)筒4 的上端；在光源發(fā)散筒2的中部安裝光源保護(hù)層9，在光源保護(hù)層9下部的光源 發(fā)散筒2壁上安裝一根通氣管3;生物反應(yīng)筒4中安裝螺旋狀加熱管11，加熱管 下端的進(jìn)水口 13及加熱管上端的出水口 10均伸出生物反應(yīng)筒4的壁外；生物反 應(yīng)筒4內(nèi)安裝有溫度測定器5、堿度測定器6和鹽度測定器12，上述三個測定器 的控制面板分別安裝在生物反應(yīng)筒4的外壁上；生物反應(yīng)筒4的下端通過法蘭固 定連接一個錐筒狀放空斗14，放空斗14下部尖嘴處連接裝有閥門的放空管16， 放空斗14靠近尖嘴的外壁上對稱安裝兩根裝有閥門的曝氣管15;三根支柱7等 距支撐在生物反應(yīng)筒4與放空斗14銜接處，支柱7下端固定在支撐底盤8上。
本實用新型中，光源發(fā)散筒2設(shè)計成錐筒狀，光源l一般可采用帶有白色熒 光涂層的金屬鹵化物冷燈，安裝在光源發(fā)散筒2的頂端，以使光全部照射在生物 反應(yīng)筒4內(nèi)。為防止生物反應(yīng)筒4內(nèi)的水蒸氣對光源1造成損害，在光源發(fā)散筒 2的筒內(nèi)中部位置，安裝一平面透明光源保護(hù)層9，也可以在光源保護(hù)層9上放 置一些遮蔭材料，以調(diào)節(jié)生物反應(yīng)筒4內(nèi)的光照強(qiáng)度。在光源保護(hù)層9以下的光源發(fā)散筒2的筒壁上裝有一通氣管3，起到為反應(yīng)器通氣的效果，同時也可以作 為調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)鹽度和堿度的加藥口。
光源發(fā)散筒2、生物反應(yīng)筒4和放空斗14均為透明材質(zhì)(如有機(jī)玻璃)制 成，內(nèi)壁涂有防水鏡面反光材料，或者外壁覆蓋鏡面反光材料，保證光源發(fā)出的 光均反射回生物反應(yīng)筒4內(nèi)，提高光的利用效率。
安裝螺旋加熱管11時，其螺旋中心線與生物反應(yīng)筒4的中心線重合。
開始微藻培養(yǎng)之前，應(yīng)將光源發(fā)散筒2拆去，向生物反應(yīng)器4和放空斗14 中注入培養(yǎng)液，接入藻種，再將光源發(fā)散筒2安裝好。開啟光源l和鹽度測定器 12、堿度測定器6和溫度測定器5，每天定時通過曝氣管15對反應(yīng)器進(jìn)行氣體 交換和培養(yǎng)液混合。氣溫較低時，可利用熱水通過螺旋加熱管11為反應(yīng)器加熱。 鹽度和堿度是影響微藻生長的重要因素，當(dāng)這些條件不適合微藻生長時，可通過 通氣管3向反應(yīng)液中加藥，以調(diào)整鹽度和堿度適合微藻生長。加藥后應(yīng)通過曝氣 使反應(yīng)液混和均勻。當(dāng)微藻生長到一定程度時，便可通過放空管16將整個反應(yīng) 液放出以收獲微藻。
實驗證明，本實用新型可提高生物反應(yīng)器的光效率，氣體交換方便，混合均 勻，反應(yīng)溫度穩(wěn)定，能夠提高微藻的產(chǎn)量和質(zhì)量。
權(quán)利要求1、一種微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器，其特征在于包括光源(1)、光源發(fā)散筒(2)、生物反應(yīng)筒(4)、放空斗(14)、支柱(7)和支撐底盤(8)，光源(1)安裝在錐筒狀光源發(fā)散筒(2)的頂端，光源發(fā)散筒(2)倒扣安裝在圓筒狀的生物反應(yīng)筒(4)的上端；在光源發(fā)散筒(2)的中部安裝光源保護(hù)層(9)，在光源保護(hù)層(9)下部的光源發(fā)散筒(2)壁上安裝一通氣管(3)；生物反應(yīng)筒(4)中安裝螺旋狀加熱管(11)，加熱管下端的進(jìn)水口(13)及加熱管上端的出水口(10)均伸出生物反應(yīng)筒(4)的壁外；生物反應(yīng)筒(4)內(nèi)安裝有溫度測定器(5)、堿度測定器(6)和鹽度測定器(12)，上述三個測定器的控制面板分別安裝在生物反應(yīng)筒(4)的外壁上；生物反應(yīng)筒(4)的下端連接安裝錐筒狀放空斗(14)，放空斗(14)下部尖嘴處連接裝有閥門的放空管(16)，放空斗(14)靠近尖嘴的外壁上對稱安裝兩根裝有閥門的曝氣管(15)；三根支柱(7)等距支撐在生物反應(yīng)筒(4)與放空斗(14)銜接處，支柱(7)下端固定在支撐底盤(8)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器，其特征在于所述光源發(fā)散筒 (2)、生物反應(yīng)筒(4)和放空斗(14)均為透明材質(zhì)制成，內(nèi)壁涂有或者外壁覆蓋鏡 面反光材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器，其特征在于所述生物反應(yīng)筒 (4)的高度與圓筒截面直徑的比例為1: 0.8-1.2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器，其特征在于所述螺旋加熱管 (11)的螺旋中心線與生物反應(yīng)筒(4)中心線重合。
專利摘要本實用新型提供一種微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器，主要包括光源、光源發(fā)散筒、生物反應(yīng)筒、放空斗、支柱和支撐底盤。光源安裝在錐筒狀光源發(fā)散筒的頂端，光源發(fā)散筒倒扣安裝在圓筒狀生物反應(yīng)筒上端。生物反應(yīng)筒中安裝螺旋狀加熱管，反應(yīng)筒內(nèi)安裝溫度、堿度和鹽度測定器，反應(yīng)筒下端有放空斗，放空斗下部裝有放空管和曝氣管；三根支撐反應(yīng)筒的支柱固定在支撐底盤上。反應(yīng)器內(nèi)壁涂有或者外壁覆蓋鏡面反光材料，保證光源發(fā)出的光均勻反射回反應(yīng)筒內(nèi)，提高光的利用效率；通過曝氣可加強(qiáng)反應(yīng)器內(nèi)氣體交換，促進(jìn)反應(yīng)液混和均勻；水熱加熱管可在低溫季節(jié)維持反應(yīng)溫度穩(wěn)定。本實用新型可提高微藻的產(chǎn)量和質(zhì)量。
文檔編號C12M1/38GK201245657SQ20082005710
公開日2009年5月27日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者何圣兵, 孔海南, 崇 王, 陳緯棟, 魯佳銘 申請人:上海交通大學(xué)