專利名稱：一種適合封閉式跑道池微藻反應器的布光裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種密閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，具體地說，涉及該系統(tǒng)的一種高效布光裝置。
背景技術：
隨著世界化石燃料儲備量的逐步耗竭，二氧化碳排放量的不斷增加以及全球氣候的日益趨暖，人類的生存和發(fā)展狀況已經(jīng)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。因此，急需尋找和發(fā)展可再生綠色能源來緩解不斷攀升的國際原油價格壓力和目前日趨惡化的環(huán)境狀況。一些微藻因其高產(chǎn)油量、油脂累積快以及生產(chǎn)周期短等特點，近年來備受關注，已成為生物能源研究領域新興的熱點之一。我國在該領域的研究尚處于起步階段。薇藻原料成本占到生物柴油生產(chǎn)總成本的70%以上。因此，微藻生產(chǎn)過程中，關鍵環(huán)節(jié)是促進藻類快速生長，使藻細胞在最短時間內(nèi)達到最大生產(chǎn)力，并及時將藻細胞從培養(yǎng)系統(tǒng)中收獲分離。因此，高效、低成本光生物反應器的研制與構建是未來該耦合技術的發(fā)展方向。目前，微藻工業(yè)化培養(yǎng)系統(tǒng)可以區(qū)分為敞開式和封閉式。跑道池反應器是最典型和最常用的一種敞開式反應系統(tǒng)，構建簡單、成本低廉、操作簡單，在微藻產(chǎn)業(yè)化培育中已普遍使用。但是該培養(yǎng)器受環(huán)境因素影響大，培育條件難以控制，易受原生生物污染。密閉式反應器，主要包括管式、平板式和柱式這三種形式，具有培養(yǎng)條件易控制，可無菌操作，補碳效果好，藻細胞生長速度快等優(yōu)勢。但是密閉式反應器都存在一定缺陷。管式反應器存在著較嚴重的混合不均勻和溶氧脫氣問題。板式和罐式生物反應器光路長度較窄，大大限制了反應器的放大潛力。且設備成本高，投資大。目前，密閉式光生物反應器的布光裝置一般為光源外置和光源內(nèi)置。光源固定在反應器內(nèi)部或者外側，其位置固定不變。為了滿足微藻生長的需要，常布置較多光源，隨之而來的是較多的光散失，降低了光能利用效率。

實用新型內(nèi)容本實用新型克服了現(xiàn)有開放式反應器缺點，以及現(xiàn)有密閉反應器的布光裝置的缺陷。提供了一種適于規(guī)模培養(yǎng)、結構簡單、光能利用率高，易于操作的密閉式跑道池反應器及其布光裝置，可用于各種開放式光生物反應器。為解決所述技術問題，本實用新型的技術方案是一種用于密閉式跑道池微藻培養(yǎng)的高效布光裝置，其特征在于包括集光膜(1)、光源支架O)、滑軌(3)、光源(4)和集光膜支架(6)、壓錠(7)、水封槽(8)、排水孔(9)、跑道池(10)和光源孔(11)。集光膜(1)內(nèi)有反光膜，套蓋住光源(4)和跑道池反應器(10)，且光源可沿滑軌C3)作平移。光源數(shù)量和移動速率可根據(jù)光強需要實時調(diào)控。一種基于日光燈光源的密閉式跑道池反應器及其高效布光裝置，包括集光膜(1)，采用透明的軟質(zhì)塑料，內(nèi)表面粘貼一層反光薄膜，各燈管的散射光經(jīng)薄膜反射后，可以有效被反應器再次利用。集光膜邊緣通過壓錠(7)固定于水封槽(8)內(nèi)，槽內(nèi)積水可以通過排水孔⑶)清空；光源0)，該光源可根據(jù)實際培養(yǎng)需要，確定日光燈管數(shù)量，可在水平和垂直方向上布局，等間隔固定于光源支架O)的光源孔(11)上；光源支架(6)，為日光燈管提供了支撐，可以沿跑道池壁頂面的凹形滑軌C3)勻速水平移動。日光燈管固定在光源孔(11)上，光源支架(6)在滑軌上移動，從而帶動光源隨之移動，速率由調(diào)速器控制；上述的一種基于日光燈光源的封閉式跑道池及其高效布光裝置，所述集光膜及其支架可由多種輕質(zhì)材料構成，集光膜內(nèi)側粘貼錫箔紙或者塑料薄膜進行反光，采用密封水槽方式進行全封閉，操作簡單并可有效提高光利用效率。上述的一種基于日光燈光源的封閉式跑道池及其高效布光裝置，所述光源為普通日光燈管，為市售品，可根據(jù)實際需求配備不同長度、數(shù)量、功率的日光燈管。上述的一種基于日光燈光源的封閉式跑道池及其高效布光裝置，所述光源支架(2)以聚乙烯為主要原料制成，承壓性高，可塑性強，價格低廉。本實用新型一種基于日光燈光源的封閉式跑道池及其高效布光裝置，結合了公知的封閉式與開放式兩種培養(yǎng)方式的各自優(yōu)點，采用封閉式、移動式內(nèi)置光源，一方面，根據(jù)需要調(diào)節(jié)燈管數(shù)量及其布局，可節(jié)約較多能量，另一方面，有效減少光線散失，提高了光能利用效率。同時，該布光裝置采用了價格低廉的塑料，結構簡單，光源移動速率還可分別通過調(diào)速器控制。因此，該反應器及其布光裝置成本較低，易于控制，操作簡便，可控性強，光利用效率高，可用于各種跑道池光生物反應器中，亦可為其它反應器構建提供技術借鑒。

圖1封閉式跑道池微藻培養(yǎng)裝置側視圖；圖2封閉式跑道池微藻培養(yǎng)裝置俯視圖；圖3封閉式跑道池微藻培養(yǎng)裝置燈源支架側視圖；圖4是實例1的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)裝置的示意圖。附圖中主要部分代表符號1.反光密封膜；2.燈管固定框架；3.軌道；4.燈管；5.跑道池壁；6.密封膜支架；7.壓錠；8.水封槽；9.排水孔；10.培養(yǎng)池；11.光源孔。
具體實施方式
為了更好理解本實用新型，下面結合具體實施例對本實用新型作詳細說明，未詳加說明的按本領域現(xiàn)有技術。本實用新型要求保護的范圍不單限于實施例表示的范圍實施例1 一種基于熒光燈光源的封閉式跑道池及其高效布光裝置，包括跑道池反應器(5)，由磚混材料制作，池壁厚12cm，跑道池長500cm，寬70cm，高50cm，為藻細胞提供生長環(huán)境和營養(yǎng)；集光膜(1)，大小由反應器來確定，集光膜支架由輕質(zhì)材料制作，內(nèi)表面粘貼反光膜或者噴涂反光噴繪材料，集光膜起到反射光線作用，能有效降低光線散失，也能阻止外來有害生物進入反應器；光源支架(2)，“T”形，高度和長度視實際而定，由有機玻璃或樹脂材料制作，可以在滑軌上水平移動，是燈源的移動裝置；光源G)，數(shù)量根據(jù)燈管功率及藻種光照需要量確定；光源孔(11)，等間隔分布于“T”形光源支架上，其深度和直徑可略大于燈管，以能牢固固定燈管為準。集光膜主要起到全封閉反應器及反射光線的作用，能有效地收集和利用散失光線，其尺寸大小、制作材料可根據(jù)反應器的需要進行適當調(diào)整，為了降低成本，本實用新型采用緊密式設計，即集光膜支架距離池壁的垂直距離不高于10cm。另外，所述集光膜支架⑵必須由輕質(zhì)材料制作，便于移除，以方便觀察反應器內(nèi)部情況。光源⑷理論上由任何形式的光源類型均可，但是考慮到節(jié)能環(huán)保，建議采用納米節(jié)能燈管，從源頭提高電光轉換和減少光衰減。具體實際中使用時，將燈管等間隔固定在光源孔，根據(jù)需要調(diào)整其數(shù)量和布局，并通電使支架勻速移動，由于燈源移動，可減少燈源數(shù)量。再將集光膜罩住反應器，并用水封全封閉，然后開始培養(yǎng)。當微藻培養(yǎng)到一定濃度需要收集的時候，首先斷開光源支架的動力電源，待光源基本靜止后，移除集光膜，再進行收集。實施例2 具體實際使用時，在流加培養(yǎng)過程中，要觀察微藻生長狀況或者添加營養(yǎng)物質(zhì)或者改變燈管數(shù)量，先斷開光源支架動力電源，待光源基本靜止后，將集光膜移除后進行上述觀察和操作。
權利要求1.一種用于密閉式跑道池微藻培養(yǎng)的高效布光裝置，其特征在于包括集光膜(1)、光源支架(2)、滑軌(3)、光源(4)和集光膜支架(6)、壓錠(7)、水封槽(8)、排水孔(9)、跑道池(10)和光源孔(11)。集光膜⑴內(nèi)有反光膜，套蓋住光源⑷和跑道池反應器(10)，且光源可沿滑軌(3)作平移。
2.根據(jù)權利要求1所述反應器裝置，其特征在于反應器(10)為跑道池式光合生物反應池，反應器為封閉式，且池壁有一定厚度。
3.根據(jù)權利要求1所述布光裝置，其特征之一在于，采用密封水槽密封具有反光作用的集光膜方式對跑道池進行全封閉，同時實現(xiàn)光能高效利用，集光膜(1)內(nèi)表面有反光膜， 由支架(6)支撐，支架(6)由輕質(zhì)剛性材料制成，直徑Icm左右，反光膜粘貼一層反光物質(zhì)或者噴涂反光材料鍍層，集光膜邊緣通過壓錠(7)固定于水封槽(8)內(nèi)，槽內(nèi)積水可以通過排水孔(9)清空。
4.根據(jù)權利要求1所述布光裝置，其特征在于光源支架(6)呈“T”形，等間隔分布光源孔(11)，可以在滑軌⑶上滑動，而滑軌置于反應器池壁頂面，呈“凹”形，光源支架和滑軌由聚乙烯或者有機玻璃等輕質(zhì)絕緣材料構成。
5.根據(jù)權利要求4所述布光裝置，其光源特征在于光源(4)可以是各種形式的光源， 包括熒光燈管、節(jié)能燈或者LED燈等，光源在光源支架上等間距分布。
6.根據(jù)權利要求4所述布光裝置，其光源特征在于光源支架(2)和光源(4)置于反應器內(nèi)，光源數(shù)量可以根據(jù)光強需要增減，移動速度可以根據(jù)需要自由調(diào)整。
7.根據(jù)權利要求2-4所述的任意一種布光裝置，其特征在于反應器(5)和光源(4) 之外布設反光裝置，反光裝置通過密封水槽(8)將反應器進行全密封，從而避免光能散失。
8.根據(jù)權利要求5-6所述的任意一種布光裝置，其特征在于光源固定在光源支架上， 光源支架在滑軌上可移動，它的移動帶動光源沿反應器頂部勻速移動。
專利摘要本實用新型公開了一種單細胞微藻養(yǎng)殖設備，尤其是該設備的光源布設裝置。為了提高封閉式跑道池反應器的光能利用效率，節(jié)約能源，減少設備，本實用新型提供了一種封閉式跑道池反應器，尤其是微藻培養(yǎng)的光源布設裝置，主要包括燈源支架、滑軌、聚光膜、水封等四部分。燈源支架呈“T”型，支架等間隔打孔以安裝固定光源。光源數(shù)量可根據(jù)需要添加或者拆卸，達到節(jié)能?；壈惭b在池壁頂面，支架在滑軌上作水平移動從而實現(xiàn)光源移動，光源移動速率及其數(shù)量可根據(jù)需要調(diào)整，從而節(jié)省了能量，間接提高了反應器的表面/體積比；聚光膜通過水封使反應池構成封閉式環(huán)境，聚光膜內(nèi)壁貼有反光膜，未被反應器吸收的光線落到集光膜表面，經(jīng)集光膜表面反射后，再次由反應器吸收，進一步提高光能利用效率。這種反應器兼具開放式和密閉式培養(yǎng)器的優(yōu)點，其移動式布光裝置明顯節(jié)約了培養(yǎng)過程中的電耗，光能利用效率高，適合培養(yǎng)不同成分的微藻。
文檔編號C12M1/00GK202322801SQ20112035979
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權日2011年9月23日
發(fā)明者萬小春, 宋成軍, 張旭東, 羅娟, 董保成, 趙立欣, 陳羚 申請人:農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設計研究院