一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，潛水泵置于微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池池底，并通過(guò)主體吸入管與塔形主體角鋼支架頂端均勻分布的上水分布管連接，光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽通過(guò)儲(chǔ)液槽角鋼支架固定在塔形主體角鋼支架上；所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽中儲(chǔ)液槽角鋼支架與塔形主體角鋼支架組成三角長(zhǎng)方體，不銹鋼絲網(wǎng)固定于儲(chǔ)液槽角鋼支架與塔形主體角鋼支架組成三角長(zhǎng)方體內(nèi)，透明塑料薄膜固定在不銹鋼絲網(wǎng)內(nèi)側(cè)，透明波紋塑料引流板固定在不銹鋼絲網(wǎng)的外側(cè)，透明波紋塑料引流板上邊緣略高于不銹鋼絲網(wǎng)的上邊緣；整個(gè)反應(yīng)器從上至下由若干由小到大的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽組成。本實(shí)用新型具有光合效率高，節(jié)能高效，維護(hù)方便的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)微藻規(guī)?；B續(xù)式養(yǎng)殖。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種用于培養(yǎng)微藻的仿生型疊層式光合生物反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前在化石燃料日益枯竭、溫室氣體大量排放的背景下，開(kāi)發(fā)可再生能源，開(kāi)展節(jié) 能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)變得日趨重要。微藻作為一種新型的生物燃料，能有效利用C0 2進(jìn)行 光合作用，越來(lái)越受到人們的重視，同時(shí)微藻在食品、飼料、醫(yī)藥、凈化污水等多個(gè)方面具有 廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 隨著微藻研究的不斷深入，人們逐漸意識(shí)到，光生物反應(yīng)器是限制微藻高密度高 效培養(yǎng)的一個(gè)重要因素，開(kāi)發(fā)和研制新型高效光生物反應(yīng)器已成為微藻生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的 關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0004] 目前，微藻培養(yǎng)的光生物反應(yīng)器主要分開(kāi)放式和密閉式兩種。開(kāi)放式反應(yīng)器的優(yōu) 點(diǎn)是構(gòu)建簡(jiǎn)單、成本低廉及操作簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)也很明顯：（1)反應(yīng)器占地面積大，土地利用率 低；（2)光照表面積與體積之比低，微藻光合效率不高；（3)采用機(jī)械攪拌促進(jìn)培養(yǎng)物中的 物質(zhì)和能量交換，能耗大（4 )開(kāi)放式微藻光生物反應(yīng)器一般在地面上建設(shè)，地表水、動(dòng)物、枯 枝落葉污染比較嚴(yán)重。
[0005] 雖然封閉式光生物反應(yīng)器在某種程度上克服了開(kāi)放式微藻光合反應(yīng)器的缺點(diǎn)，但 是還存在嚴(yán)重的不足：（1)反應(yīng)器的成本比較高，操作要求也高，清洗等運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用很 高，成為密閉式光生物反應(yīng)器產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題；（2)密閉反應(yīng)器中易發(fā)生氧氣堆積， 會(huì)對(duì)微藻的生長(zhǎng)產(chǎn)生毒害作用，這是密閉式反應(yīng)器的通?。唬?)當(dāng)反應(yīng)器中的藻濃度比較 高時(shí)，密閉反應(yīng)器的透光性變差，影響了光照效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型的目的是提出一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，能夠大幅度提高微 藻產(chǎn)量，高效固碳，低成本，便于操作、安全系數(shù)高。
[0007] 本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008] 本實(shí)用新型由微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)、潛水泵（2)、主體吸入管（3)、塔形主體角鋼 支架（4 )、光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5 )、上水分布管（9 )組成。
[0009] 潛水泵（2 )置于微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)池底，并通過(guò)主體吸入管（3 )與塔形主體角 鋼支架（4)頂端均勻分布的上水分布管（9)連接，光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)通過(guò)儲(chǔ)液槽角鋼支 架（10)固定在塔形主體角鋼支架（4)上。
[0010] 所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)由輕質(zhì)透明塑料薄膜（6)、不銹鋼絲網(wǎng)（7)、透明波 紋塑料引流板（8)、儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)組成；儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)與塔形主體角鋼支架 (4)組成三角長(zhǎng)方體，不銹鋼絲網(wǎng)（7)固定于儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)與塔形主體角鋼支架（4) 組成三角長(zhǎng)方體內(nèi)，透明塑料薄膜（6)固定在不銹鋼絲網(wǎng)（7)內(nèi)側(cè)，透明波紋塑料引流板 (8)固定在不銹鋼絲網(wǎng)（7)的外側(cè)，透明波紋塑料引流板（8)上邊緣略高于不銹鋼絲網(wǎng)（7) 的上邊緣。整個(gè)反應(yīng)器從上至下由若干由小到大的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)組成。
[0011] 本實(shí)用新型的工作原理是：用潛水泵（2)把微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)中的微藻培養(yǎng) 物通過(guò)主體吸入管（3)泵送到位于塔形主體角鋼支架（4)頂端均勻分布的上水分布管（9)， 均勻分散到最頂端的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)中，培養(yǎng)液溢出后依靠重力驅(qū)動(dòng)沿著透明波紋 塑料引流板（8 )流入下一層光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽中，如是微藻培養(yǎng)物逐級(jí)下行，直至流至最底 端微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1 )，形成藻液開(kāi)發(fā)式循環(huán)回路。
[0012] 本實(shí)用新型還可以通過(guò)在主體吸入管（3)增加一個(gè)新鮮微藻培養(yǎng)基的輸入口，以 及在微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)增加一個(gè)培養(yǎng)物出口，使得新鮮培養(yǎng)物進(jìn)入量與微藻培養(yǎng)物流 出量平衡，即實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0013] 本實(shí)用新型所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)的數(shù)量可以根據(jù)生產(chǎn)需要增減。
[0014] 本實(shí)用新型所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)的不銹鋼絲網(wǎng)（7)的傾角可以根據(jù)各疊 層距離地面高度和不同季節(jié)的太陽(yáng)入射角的變化加以調(diào)整，使得太陽(yáng)光光線盡可能均勻入 射到反應(yīng)器的各個(gè)部位。
[0015] 在塔形主體角鋼支架的水平方向上的長(zhǎng)度，可以根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整。
[0016] 本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果：反應(yīng)器的總體模仿喬木的生物學(xué)結(jié)構(gòu)特征，形狀 為疊層式塔型結(jié)構(gòu)，層與層之間互不遮擋，能夠最充分地接受陽(yáng)光輻射，進(jìn)行光合作用，達(dá) 到高效固碳目的。整個(gè)構(gòu)架為多個(gè)三角形并接，層傾斜角度任意可調(diào)，在充分利用光能的情 況下，保持整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；反應(yīng)器的整個(gè)框架材料為不銹鋼，層間托舉材為網(wǎng)狀鋼絲結(jié) 構(gòu)，透光性良好，反應(yīng)器主體選用輕質(zhì)透明塑料，利用網(wǎng)狀鋼絲結(jié)構(gòu)固定，解決了玻璃反應(yīng) 器重且危險(xiǎn)系數(shù)高等缺點(diǎn)；反應(yīng)器的流動(dòng)方式則采用了溢流方式，層層之間有透明的引流 擋板，藻液在重力驅(qū)動(dòng)下順著引流擋板流向下層底部，增加攪動(dòng)，有利于藻類(lèi)與外界空氣的 接觸，有效減少藻類(lèi)的貼壁生長(zhǎng)的現(xiàn)象。因此具有光合效率高，節(jié)能高效，維護(hù)方便的特點(diǎn)， 是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)微藻規(guī)?；B續(xù)式養(yǎng)殖的好設(shè)備。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本實(shí)用新型的示意圖的主視圖。
[0018] 圖2為本實(shí)用新型的示意圖的側(cè)視圖。
[0019] 圖3為圖1所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽5的局部放大圖。
[0020] 其中，1為微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池，2為潛水泵，3為主體吸入管，4為塔形主體角鋼支 架，5為光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽，6為輕質(zhì)透明塑料薄膜，7為不銹鋼絲網(wǎng)，8為透明波紋塑料引流 板，9為上水分布管，10為儲(chǔ)液槽角鋼支架。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本實(shí)用新型將結(jié)合附圖，通過(guò)以下實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022] 如說(shuō)明書(shū)附圖所示，按照每日處理沼液1噸的目標(biāo)，仿生型疊層式光合生物反應(yīng) 器層數(shù)為5層，反應(yīng)器水平方向長(zhǎng)度為10米，由輕質(zhì)透明塑料薄膜6在不銹鋼絲網(wǎng)7所支 撐的三角形空間即光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽5的總?cè)莘e為10立方米。先向微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池內(nèi) 注入小球藻BG11培養(yǎng)基8000L，以及純培養(yǎng)的普通小球藻培養(yǎng)液(藻液生物質(zhì)含量為4. 3g/ L) 2000L，開(kāi)動(dòng)潛水泵，使藻液在反應(yīng)器中循環(huán)培養(yǎng)，當(dāng)培養(yǎng)溫度30°C，光強(qiáng)15, OOOLux，連 續(xù)培養(yǎng)4天，藻液生物質(zhì)含量為1. 3g/L。第五天開(kāi)始通過(guò)在主體吸入管3增加一個(gè)新鮮微 藻培養(yǎng)基的輸入口，從緊鄰一個(gè)出欄生豬為3萬(wàn)頭的規(guī)?；B(yǎng)殖企業(yè)所建設(shè)的豬糞尿沼液 溏所設(shè)立的沼液生物膜濾塔預(yù)處理過(guò)的沼液儲(chǔ)存池中，按照每日輸入沼液1噸的速率向光 合反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)充新鮮沼液；同時(shí)在微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池1增加一個(gè)培養(yǎng)物出口，同樣按每日 1噸的速率向外輸出微藻培養(yǎng)物，使得新鮮培養(yǎng)基的進(jìn)入量與微藻培養(yǎng)物流出量平衡，即實(shí) 現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。微藻培養(yǎng)物送入微藻連續(xù)收獲系統(tǒng)，其中的微藻生物質(zhì)含量達(dá)1. lg/L以上。
[0023] 為了擴(kuò)大沼液的處理能力，可以增加上述規(guī)模的光合反應(yīng)器的組數(shù)，并通過(guò)并聯(lián) 的方式確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1. 一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是由微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)、潛水泵 (2)、主體吸入管（3)、塔形主體角鋼支架（4)、光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)、上水分布管（9)組 成； 潛水泵（2)置于微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)池底，并通過(guò)主體吸入管（3)與塔形主體角鋼 支架（4)頂端均勻分布的上水分布管（9)連接，光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)通過(guò)儲(chǔ)液槽角鋼支架 (10)固定在塔形主體角鋼支架（4)上； 所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)由輕質(zhì)透明塑料薄膜（6)、不銹鋼絲網(wǎng)（7)、透明波紋塑 料引流板（8)、儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)組成；儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)與塔形主體角鋼支架（4)組 成三角長(zhǎng)方體，不銹鋼絲網(wǎng)（7)固定于儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)與塔形主體角鋼支架（4)組成 三角長(zhǎng)方體內(nèi)，透明塑料薄膜（6)固定在不銹鋼絲網(wǎng)（7)內(nèi)側(cè)，透明波紋塑料引流板（8)固 定在不銹鋼絲網(wǎng)（7)的外側(cè)，透明波紋塑料引流板（8)上邊緣略高于不銹鋼絲網(wǎng)（7)的上邊 緣；整個(gè)反應(yīng)器從上至下由若干由小到大的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是在主體吸入管（3) 增加一個(gè)新鮮微藻培養(yǎng)基的輸入口，以及在微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)增加一個(gè)培養(yǎng)物出口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是所述的光合反應(yīng)器 儲(chǔ)液槽（5)的數(shù)量根據(jù)生產(chǎn)需要增減。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是所述的光合反應(yīng)器 儲(chǔ)液槽（5)的不銹鋼絲網(wǎng)（7)的傾角根據(jù)各疊層距離地面高度和不同季節(jié)的太陽(yáng)入射角的 變化加以調(diào)整。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是在塔形主體角鋼支 架的水平方向上的長(zhǎng)度根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整。
【文檔編號(hào)】C12M1/00GK203904335SQ201420324981
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】劉玉環(huán), 王允圃, 阮榕生 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)