本發(fā)明涉及一種藻類培養(yǎng)技術(shù)，尤其涉及一種防止光生物反應(yīng)器的透明管排內(nèi)生長的藻附著管壁積累的一種管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置及光生物反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

微藻是一類在陸地、海洋分布廣泛，且營養(yǎng)豐富、光合利用度高的自養(yǎng)植物，細(xì)胞代謝產(chǎn)生的多糖、蛋白質(zhì)、色素等，使其在食品、醫(yī)藥、基因工程、液體燃料等領(lǐng)域具有很好的開發(fā)前景。

然而，自然界中并不存在可以直接收集加工的大量現(xiàn)成微藻資源。開發(fā)供人類社會(huì)發(fā)展所需的微藻資源，首先要規(guī)?；こ膛囵B(yǎng)生產(chǎn)微藻原料。目前，微藻規(guī)模化人工培養(yǎng)微藻主要有開放池和封閉光生物反應(yīng)器兩類方式：開放池為開放式(如跑道池)反應(yīng)器，其投資成本低，且位于室外，能直接利用太陽光。但是該方式培養(yǎng)條件不穩(wěn)定，并存在嚴(yán)重的污染問題。而封閉式光生物反應(yīng)器，雖然投資費(fèi)用相對(duì)較大，但由于可以調(diào)控多項(xiàng)培養(yǎng)參數(shù)，更易于控制生物污染，培養(yǎng)微藻的產(chǎn)率更高，因此成為近年來本領(lǐng)域研發(fā)重要趨勢。

封閉式光生物反應(yīng)器目前比較常見的有玻璃管道式光生物反應(yīng)器、氣浮(airlift)式光生物反應(yīng)器。氣浮式光生物反應(yīng)器是將藻液放置在一個(gè)容器中，通過從底部供CO₂，CO₂不僅作為碳源被利用，同時(shí)由于氣體上升的過程中，帶動(dòng)藻液運(yùn)動(dòng)，起到攪拌和均質(zhì)的作用，以便于藻液中的細(xì)胞都可均勻地接受光照。立式管排光生物反應(yīng)器就是一種氣浮式光生物反應(yīng)器，如圖1所示的結(jié)構(gòu)，其包括數(shù)個(gè)高度為6m左右的管排式光生物反應(yīng)器(參見公開號(hào)CN204097493U的中國實(shí)用新型專利)豎直放置，管排整體呈圓角矩形，且管壁厚度3.2mm，而n個(gè)筋板(中間的隔板)的厚度大約在2mm左右，將管排分隔成n+1個(gè)平行的單列管道，這些隔板布置可以是均布也可以是不均勻布 置，隔板的角度通常為垂直于管壁，也可為具有一定角度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藻液流體的狀態(tài)的改變，形成湍流，利于藻液充分接受光照，提高產(chǎn)量。當(dāng)管排式光生物反應(yīng)器豎直放置時(shí)，它是采用氣浮攪拌的方式，避免微藻沉降并極大地提高微藻細(xì)胞受光照概率，以促使同二氧化碳混合均勻，促進(jìn)微藻細(xì)胞的生長。但是，經(jīng)養(yǎng)藻實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，管排式光生物反應(yīng)器內(nèi)壁藻的附著情況非常嚴(yán)重，往往經(jīng)過一次養(yǎng)藻之后，即使通過高壓水槍沖洗也很難清除，直接影響第二次養(yǎng)藻，而且這種現(xiàn)有清洗方式也非常地耗水。藻附著在反應(yīng)器內(nèi)壁后，影響透光性，而且附著的藻也很容易腐敗，滋生細(xì)菌，污染藻液。

但是，除此之外，目前對(duì)于預(yù)防藻細(xì)胞貼壁，尤其是藻細(xì)胞貼壁后的清理，尚未有高效的措施，目前只能通過高壓水沖洗、NaClO3溶液浸泡，在培養(yǎng)結(jié)束后清理貼壁的藻細(xì)胞，亟需一種有效的防止藻細(xì)胞貼壁的措施。

現(xiàn)有封閉式光生物反應(yīng)器技術(shù)中，由于從培養(yǎng)到收獲，管道需要保持相對(duì)封閉培養(yǎng)環(huán)境?，F(xiàn)有的大規(guī)模藻培養(yǎng)用光生物反應(yīng)器的清洗工藝，一般只能在收獲后進(jìn)行，但此方式無法維護(hù)“養(yǎng)藻過程中”管壁透光度、導(dǎo)致對(duì)自然光利用效率無法提升。而專門留出時(shí)間段來清洗設(shè)備，則會(huì)使光生物反應(yīng)器的有效使用時(shí)間占比降低，無法獲得光生物反應(yīng)器的最大培養(yǎng)效率。

在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置及光生物反應(yīng)器，解決管排式光生物反應(yīng)器微藻貼壁的清理難題。

本發(fā)明的一個(gè)次要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置及光生物反應(yīng)器，有效預(yù)防貼壁現(xiàn)象的發(fā)生提高透光性和生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的一個(gè)次要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置及光生物反應(yīng)器，降低生物反應(yīng)器維護(hù)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置，所述管排式光生物反應(yīng)器包括至少一個(gè)管道，在所述管道內(nèi)設(shè)有n個(gè)隔板，所述隔板將所述管道分隔成n+1個(gè)平行的單列管道，其中，所述清潔裝置包括多個(gè)清潔環(huán)和至少一牽引套；所述清潔環(huán)位于各所述單列管道內(nèi)，所述清潔環(huán)包括磁性環(huán)體和所述磁性環(huán)體外設(shè)置的清潔結(jié)構(gòu)層，所述清潔結(jié)構(gòu)層能匹配貼合各所述單列管道內(nèi)壁，能以摩擦方式清潔各所述單列管道內(nèi)壁；所述牽引套對(duì)應(yīng)各清潔環(huán)套于所述管道外周，所述牽引套具有能與各所述磁性環(huán)體相互作用的磁力，借此所述牽引套能帶動(dòng)所述清潔環(huán)在所述單列管道內(nèi)移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述清潔環(huán)的磁性環(huán)體具有鐵磁性或永磁性，對(duì)應(yīng)地，所述牽引套具有永磁性或設(shè)有電磁鐵。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述清潔環(huán)的磁性環(huán)體與所述牽引套的磁性相同或磁性相反。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述清潔環(huán)內(nèi)具有順?biāo)鰡瘟泄艿垒S向延伸的穿孔。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述清潔結(jié)構(gòu)層為海綿、棉布、毛刷、尼龍絲、紗布或帶有勾刺的彈性纖維。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述牽引套形狀與所述排管外周形狀匹配，所述牽引套為環(huán)形或具有開口的半包圍環(huán)形。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述牽引套包括基材環(huán)體和多個(gè)磁塊，所述磁塊粘貼或嵌入所述基材環(huán)體的內(nèi)表面，多個(gè)所述磁塊沿所述基材環(huán)體的軸向和周向布置。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述清潔環(huán)的磁性環(huán)體包括基材環(huán)體和多個(gè)磁塊，多個(gè)所述磁塊粘貼或嵌入所述基材環(huán)體的外表面，所述磁塊沿所述基材環(huán)體的軸向和周向布置。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述清潔環(huán)的磁塊為磁性片體；所述清潔結(jié)構(gòu)層包括多個(gè)分布式清潔片，所述清潔片沿所述基材環(huán)體的軸向和周向布置；所述磁性片體與所述清潔片交錯(cuò)分布。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述清潔環(huán)的磁性環(huán)體端部形成供引導(dǎo)藻液流經(jīng)該穿孔的切角或圓導(dǎo)角。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述牽引套內(nèi)壁面為傾斜面；所述清潔環(huán)磁性環(huán)體的外壁面也為傾斜面，二者的所述傾斜面相對(duì)應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述牽引套內(nèi)壁面具有柔性清潔層。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述柔性清潔層分布有供液管路，所述供液管路與供液裝置連通。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述牽引套可由至少兩個(gè)分體組裝而成，所述分體之間通過連接件組裝。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，另具有一驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置能帶動(dòng)所述牽引套順?biāo)龉艿赖妮S向移動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)裝置上設(shè)有連接部，所述連接部連接一個(gè)或多個(gè)所述牽引套。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述管道為豎直方向延伸，且間隔一定軸向距離設(shè)置有一支撐結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)一個(gè)或多個(gè)所述牽引套，所述牽引套在兩個(gè)相鄰所述支撐結(jié)構(gòu)之間來回移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述連接部設(shè)有液體通道，所述液體通道與一供液裝置連通；所述牽引套內(nèi)壁面具有柔性清潔層，所述柔性清潔層分布有供液管路，所述供液管路通過所述液體通道與所述供液裝置連通。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種光生物反應(yīng)器，具有至少一個(gè)管道，在所述管道內(nèi)設(shè)有n個(gè)隔板，所述隔板將所述管道分隔成n+1個(gè)平行的單列管道，其中，還具有如前所述的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置及光生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：通過外部牽引套的控制和牽引，使內(nèi)部的清潔環(huán)可被控制地移動(dòng)并與管壁摩擦，移動(dòng)的間隔周期、移動(dòng)的速度、不同部位的摩擦力度都可調(diào)節(jié)和按需控制。所述清潔環(huán)中間具有供藻液體流過或氣泡通過的穿孔(氣浮式光生物反應(yīng)器)，可在微藻培養(yǎng)期間，定期(如每 天)進(jìn)行一次清潔動(dòng)作，有效地預(yù)防貼壁發(fā)生；可以保證光生物反應(yīng)器連續(xù)化正常養(yǎng)藻，在不影響管道內(nèi)藻液的流動(dòng)和循環(huán)的情況下，維護(hù)管壁透光度，避免藻液受光性受到影響。

附圖說明

通過結(jié)合附圖考慮以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的各種目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。附圖僅為本發(fā)明的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種立式管排光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的牽引套結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的清潔環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是根據(jù)另一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的清潔環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是根據(jù)另一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的牽引套結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是根據(jù)再一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的清潔環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

1.管排；10.單列管道；11.管壁；12.隔板；2.連通器；3.外部供給管道；4.牽引套；41.環(huán)體；41a.基材環(huán)體；42.柔性清潔層；43.供液管路；44.磁塊；5.清潔環(huán)；51.磁性環(huán)體；51a.基材環(huán)體；52.清潔結(jié)構(gòu)層；53.穿孔；54.磁塊；55.切角或圓導(dǎo)角；6.驅(qū)動(dòng)裝置；61.連接部；611.橫桿；612.連接桿；613.滑套；62.導(dǎo)軌；63.底座；64.頂板。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

本發(fā)明實(shí)施例涉及的氣浮式光生物反應(yīng)器，作為示例如圖1所示，其可具有至少一管排1，管排1高度在6米左右。管排1具有外周管壁11，以外周管壁11圍成管道形，管排1內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)平行或不平行的隔板12，以在管排1的管道形空間內(nèi)區(qū)隔出多個(gè)單列管道10。管壁11和隔板12可為透明材質(zhì)制成，管壁11和隔板12的材質(zhì)舉例可為玻璃或高分子材料，高分子材料如PMMA、PVC、PC等。其中各管壁11厚度可大約在3.2mm左右，而中間的隔板12的厚度可大約在2mm左右。

管排1中各單列管道10底部可均連接于一連通器2，一外部供給管道3可通過這個(gè)連通器2與各單列管道10連通，借此向各單列管道10供給二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)馀輳姆磻?yīng)器底部搖曳上升到達(dá)各單列管道10頂部的液面。如此，氣浮式光生物反應(yīng)器可采用氣浮攪拌的方式，避免微藻沉降并極大地提高微藻細(xì)胞受光照概率，以促使同二氧化碳混合均勻，促進(jìn)微藻細(xì)胞的生長。

本發(fā)明實(shí)施例主要提供一種配合上述管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置，清潔裝置主要包括多個(gè)清潔環(huán)和至少一牽引套。

清潔環(huán)配置位于各單列管道內(nèi)，清潔環(huán)包括磁性環(huán)體和磁性環(huán)體外設(shè)置的清潔結(jié)構(gòu)層，磁性環(huán)體可為磁性材質(zhì)，清潔結(jié)構(gòu)層能匹配貼合各單列管道內(nèi)壁，能以摩擦方式清潔各單列管道內(nèi)壁。

牽引套對(duì)應(yīng)各清潔環(huán)套于管排外周，牽引套具有能與各磁性環(huán)體相互作用的磁力，以外力推動(dòng)牽引套軸向移動(dòng)，牽引套能利用磁吸或磁斥作用驅(qū)動(dòng)內(nèi)環(huán)體在單列管道內(nèi)進(jìn)行軸向移動(dòng)。借此牽引套能帶動(dòng)清潔環(huán)在單列管道內(nèi)移動(dòng)。

牽引套利用磁作用帶動(dòng)清潔環(huán)，一實(shí)施方式中，二者其中之一可具有永磁性，另一個(gè)具有鐵磁性；再有一實(shí)施方式，也可以兩者都具有磁性相同或 不同的永磁性；再一實(shí)施方式中，二者其中之一可設(shè)有電磁鐵裝置，另一個(gè)具有鐵磁性或永磁性。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明中可利用任何能實(shí)現(xiàn)二者之間的磁驅(qū)動(dòng)作用的技術(shù)手段。

使用中，只需將各清潔環(huán)提前放置在各管道中，由于清潔環(huán)為環(huán)狀，所以并不會(huì)影響內(nèi)部液體的流通。牽引套可以對(duì)應(yīng)地固定套在管排外，也可以是可拆卸的，需要進(jìn)行管道清潔時(shí)，對(duì)應(yīng)地安裝上牽引套，然后以外力帶動(dòng)牽引套順管排軸向移動(dòng)，以進(jìn)行定期的管道清潔。可在微藻培養(yǎng)過程中，定期(如每天)動(dòng)作一次，有效地預(yù)防貼壁發(fā)生。也可用于在培養(yǎng)結(jié)束后清洗管道。以此光生物反應(yīng)器可以連續(xù)化正常養(yǎng)藻，在不影響管道內(nèi)氣浮攪拌作用的情況下，能利用上述清潔裝置維護(hù)管壁透光度，避免藻液受光性受到影響。

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例，舉例說明如下：

清潔裝置整體實(shí)施例

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的牽引套結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的清潔環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中以應(yīng)用于管排1的清潔裝置為例進(jìn)行說明，單個(gè)管排1上安裝的清潔裝置主要包括位于管排1外的牽引套4和位于各單列管道10內(nèi)的多個(gè)清潔環(huán)5，使用中兩者隔著管壁11內(nèi)外對(duì)齊。圖中單列管道10以組合式方管為例進(jìn)行說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，管排1也可為其它可以使用的管排形式。

如圖2、圖3及圖4所示，牽引套4的環(huán)體41是裹于管排1外的一環(huán)形結(jié)構(gòu)。環(huán)體41的環(huán)形結(jié)構(gòu)可對(duì)應(yīng)管排1的形狀選擇為方環(huán)形等其它能匹配套在管排1外的中空環(huán)形結(jié)構(gòu)。環(huán)體41的內(nèi)側(cè)周面與管排1的外壁面之間具有較小的活動(dòng)間隙，比如控制在0.3mm-1mm，以便于牽引套4能在管排1外進(jìn)行沿管排1的延伸方向和自由移動(dòng)。

環(huán)體41可為一體成形的環(huán)形或具有開口的半包圍環(huán)形。這里半包圍環(huán)形要與管排1外周面相匹配。環(huán)體41可由鐵磁性材料或永磁材料一體制成。鐵 磁性(Ferromagnetism)指的是一種材料的磁性狀態(tài)，具有自發(fā)性的磁化現(xiàn)象。各材料中以鐵最廣為人知。鐵磁性材質(zhì)例如鐵、鈷、鎳這類金屬或相關(guān)合金。永磁材料是指，一經(jīng)磁化即能保持恒定磁性的材料。永磁材料例如：鋁鎳鈷系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體、稀土永磁材料和復(fù)合永磁材料等。

如圖2、圖3及圖4所示，清潔環(huán)5可包括磁性環(huán)體51和清潔結(jié)構(gòu)層52。磁性環(huán)體51可由鐵磁性材料或永磁材料一體制成。磁性環(huán)體51內(nèi)為順著單列管道10軸向延伸的穿孔53，即該磁性環(huán)體51是一種空心的環(huán)體結(jié)構(gòu)。穿孔53可供藻液順利通過，使得磁性環(huán)體51進(jìn)行軸向移動(dòng)時(shí)，不影響氣浮運(yùn)動(dòng)，同時(shí)減少了磁性環(huán)體51軸向移動(dòng)時(shí)的阻力。磁性環(huán)體51可對(duì)應(yīng)單列管道10的形狀選擇為方環(huán)形等其它能匹配套裝在單列管道10內(nèi)的中空環(huán)形結(jié)構(gòu)。清潔環(huán)5的外側(cè)周面與單列管道10的內(nèi)壁面之間可具有一活動(dòng)間隙，以便于清潔環(huán)5能在單列管道10內(nèi)進(jìn)行自由的軸向移動(dòng)。

本發(fā)明是利用該牽引套4的環(huán)體41隔著單列管道10的管壁11，對(duì)該磁性環(huán)體51產(chǎn)生吸引力(也可以是排斥力)，在該牽引套4移動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)該磁性環(huán)體51沿著單列管道10的內(nèi)壁移動(dòng)，磁性環(huán)體51外部設(shè)置的清潔結(jié)構(gòu)層52對(duì)單列管道10的內(nèi)壁形成一定壓力并摩擦內(nèi)壁，不斷清除單列管道10內(nèi)壁上附著的藻，始終保持管道的透光度，提升光生物反應(yīng)器的光利用效率。

磁性結(jié)構(gòu)實(shí)施例

圖6是根據(jù)另一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的牽引套結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是根據(jù)再一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的清潔環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

考慮目前市場上商品化的永磁體都有固定的形狀，若制作異型結(jié)構(gòu)將會(huì)帶來難度、磁性受影響、制作成本高等問題。為此，本發(fā)明還可以如圖6所示的另一實(shí)施方式，牽引套4的環(huán)體41包括基材環(huán)體41a及多個(gè)磁塊44。多個(gè)磁塊44也可替換為多個(gè)電磁部件?；沫h(huán)體41a可由非磁性材質(zhì)制成，例如碳鋼、塑料、不銹鋼等。磁塊44可為鐵磁性材料或永磁性材料制成片狀結(jié)構(gòu)，例如圓形片、方形片。磁塊44可固定安裝在基材環(huán)體41a外側(cè)表面、內(nèi)側(cè)表面或嵌入其中?？稍诨沫h(huán)體41a內(nèi)側(cè)表面形成多個(gè)凹槽，以容置這 些磁塊44，避免這些磁塊44凸出于基材環(huán)體41a內(nèi)側(cè)表面，可防止磁塊44刮碰管道的外壁，避免劃傷。也可選擇將這些磁塊44嵌裝在基材環(huán)體41a內(nèi)，可防止磁塊44刮碰管道的外壁，避免劃傷。多個(gè)磁塊44可沿軸向和圓周均勻布置，以提供均勻的磁性力。多個(gè)磁塊44可采用粘接、鉚接、螺接或嵌裝的方式固定在基材環(huán)體41a上。相鄰磁塊44之間可形成的間隙，恰可安裝清潔所用的毛刷、尼龍絲等組成一柔性清潔層42。為了增加清潔效果，較佳使磁塊44之間交錯(cuò)分布，而柔性清潔層42中的毛刷塊等也交錯(cuò)分布。

多個(gè)電磁部件同樣可沿軸向和周向均勻布置，以提供均勻的磁性力。多個(gè)電磁部件可采用粘接、鉚接、螺接或嵌裝的方式固定在基材環(huán)體41a上。牽引套4采用電磁部件，可有利于控制磁力大小，以控制摩擦力等工作參數(shù)。對(duì)應(yīng)的，清潔環(huán)5可選擇具有永磁性，有利于相鄰單列管道10中的清潔環(huán)5相互之間進(jìn)行磁吸控制，可增強(qiáng)對(duì)隔板12的清洗效果，同時(shí)防止清潔環(huán)5對(duì)應(yīng)隔板12的一側(cè)因無外部磁作用力而失衡。

另一實(shí)施方式中，參照?qǐng)D7所示，清潔環(huán)5的磁性環(huán)體51包括基材環(huán)體51a和多個(gè)磁塊54?；沫h(huán)體51a可由非磁性材質(zhì)制成，例如碳鋼、塑料、不銹鋼等。然后將多個(gè)鐵磁性或永磁性材料制成的磁塊54固定安裝在基材環(huán)體51a外側(cè)表面、內(nèi)側(cè)表面或嵌入其中。多個(gè)磁塊54沿軸向和周向均勻布置?？刹捎谜辰印T接、螺接或嵌裝的方式實(shí)現(xiàn)磁塊54與磁性環(huán)體51二者的固定，基材環(huán)體51a材質(zhì)的選擇以不會(huì)對(duì)藻的培養(yǎng)產(chǎn)生毒害為宜。這一實(shí)施例中，清潔結(jié)構(gòu)層52可包括多個(gè)分布式清潔片，清潔片沿軸向和周向布置；較佳使磁塊54之間交錯(cuò)分布，而清潔結(jié)構(gòu)層52中的清潔片等也交錯(cuò)分布。

通過上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便可直接利用現(xiàn)有的永磁塊加工成預(yù)定形狀的環(huán)體41和磁性環(huán)體51，加工難度大大降低，制作成本降低。

另一種實(shí)施方式是，可以將磁粉按一定比例混入用于制作牽引套4的環(huán)體41及磁性環(huán)體51的成型材料之中，可一體成型地制作環(huán)體41及內(nèi)磁性環(huán)體51，能夠降低前述二者的成型難度，并方便地按照需要的形狀和尺寸制作。

清潔裝置進(jìn)一步結(jié)構(gòu)實(shí)施例

進(jìn)一步地，牽引套4內(nèi)壁面還可具有一柔性清潔層42。柔性清潔層42可為軟布或軟毛層。柔性清潔層42還可分布有供液管路43，供液管路43能 與一供液裝置連通。通過管路的供水或其它清潔液體，可將柔性清潔層42濕潤，增加對(duì)管排1表面塵土的清潔效果。

進(jìn)一步地，牽引套4可由至少兩個(gè)分體組裝而成，選擇是兩個(gè)分體時(shí)，兩個(gè)分體可分別套在管排1外壁之后，再通過螺栓等連接件組合成一個(gè)整體的外框結(jié)構(gòu)。如此，便可以管排1外側(cè)組裝安裝牽引套4，而不需要從管排1的頂部自上而下地套入，使組裝更具便利性。

圖5是根據(jù)另一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的清潔環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

進(jìn)一步舉例，如圖5所示，由于本發(fā)明的清潔裝置并不是一直來回移動(dòng)，在實(shí)際的藻培養(yǎng)過程中，清潔環(huán)5可以靜止在某一部位。因此，在清潔環(huán)5上下兩端部靜止處容易形成死角，死角的形成將會(huì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的藻附著和積累。為解決此問題，一種選擇是，在位于穿孔53兩開放端的磁性環(huán)體51端部形成切角或圓導(dǎo)角55。該切角或圓導(dǎo)角55的一末端較佳是連接于單列管道10的內(nèi)壁，可起到引導(dǎo)藻液流經(jīng)該穿孔53的效果，以減小流體阻力，減少死角造成的藻類積累。CO₂氣泡上升的過程中，即使遇到清潔環(huán)5的阻礙，也會(huì)很容易通過切角或圓導(dǎo)角55的導(dǎo)引繼續(xù)上升。又因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ模部梢詼p小清潔環(huán)5在單列管道10內(nèi)部上下移動(dòng)的阻力。清潔環(huán)5在單列管道10內(nèi)，可以選擇一定間隔周期的向上或向下移動(dòng)一個(gè)行程，可選擇在大部分時(shí)間停留在單列管道10頂端或底端，這個(gè)時(shí)候需要考慮其本身給CO₂上升帶來的阻力，因此清潔環(huán)5的磁性環(huán)體51的徑向厚度不宜過厚，當(dāng)然倒角也是一種處理方式。還可根據(jù)不同的藻種，不同的生長周期，以及通入CO₂的流量和壓力等情況，在設(shè)備的控制中心設(shè)定磁性牽引套4運(yùn)動(dòng)的周期或頻率、以及幅度。

進(jìn)一步舉例，牽引套4的環(huán)體41各內(nèi)壁面可為傾斜面，傾斜面相對(duì)于軸線的傾斜度一般可大于3度并小于10度。舉例來說，順單列管道10的軸向，環(huán)體41內(nèi)壁面一端向另一端逐漸擴(kuò)大或縮小。對(duì)應(yīng)地，磁性環(huán)體51各外壁面也可為傾斜面，傾斜面相對(duì)于軸線的傾斜度一般可大于3度并小于10度。舉例來說，順單列管道10的軸向，磁性環(huán)體51外側(cè)周面一端向另一端逐漸擴(kuò)大或縮小，一種選擇是，磁性環(huán)體51的外壁面傾斜度可以與牽引套4環(huán)體41的內(nèi)壁面傾斜度配合，兩種傾斜度角度近似，而且互為補(bǔ)充，會(huì)在二者之 間形成一基本平行的間隙。如此，牽引套4和清潔環(huán)5的磁吸作用力可向一側(cè)進(jìn)行傾斜，避免該磁作用力僅垂直于單列管道10的軸向，可產(chǎn)生一在軸向上的相互作用力的軸向分力。通過環(huán)體41內(nèi)壁面與磁性環(huán)體51外壁面的對(duì)應(yīng)設(shè)置，來增加在牽引移動(dòng)方向的磁力分量，提高牽引移動(dòng)的效率。對(duì)應(yīng)的可將磁性環(huán)外部的清潔結(jié)構(gòu)層52的厚度做相應(yīng)變化，可以補(bǔ)足磁性環(huán)體兩端的外徑差，使清潔效果更均勻。

清潔結(jié)構(gòu)層實(shí)施例

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的牽引套結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的清潔環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

進(jìn)一步舉例，如圖2、圖3及圖4所示，清潔結(jié)構(gòu)層52可固定于磁性環(huán)體51的外周面，可通過彈力裹緊在磁性環(huán)體51之外，也可以通過連接件進(jìn)行固定。清潔結(jié)構(gòu)層52位于磁性環(huán)體51與單列管道10內(nèi)壁面之間，以便利用摩擦清潔單列管道10的內(nèi)壁面。清潔結(jié)構(gòu)層52可具有一定厚度，一實(shí)施方式中，清潔結(jié)構(gòu)層52厚度方向也可以是不均勻的，比如一端向另一端逐漸增厚或變??；一實(shí)施方式中，清潔結(jié)構(gòu)層52在厚度上也可以具有螺旋狀溝槽或凸起，這些圍繞磁性環(huán)體51的外周面設(shè)置的螺旋狀溝槽或凸起，能進(jìn)一步增加清潔效果。

清潔結(jié)構(gòu)層52可選擇為海綿、棉布、毛刷、尼龍絲、紗布、百潔布等。雖然這些可以使用，但是清潔效果不是特別理想。附著在管內(nèi)的藻具有粘性，積累后摩擦力度不夠是不容易去除的，而摩擦力度太大，則外部磁性牽引裝置較難滿足要求。一種實(shí)施例是，清潔結(jié)構(gòu)層52使用帶有勾刺的彈性纖維(或稱尼龍鉤帶)，這種結(jié)構(gòu)包括基底布和基底布表面的帶有勾刺的彈性纖維。帶有勾刺的彈性纖維現(xiàn)在一般用在服裝或鞋子上作為搭扣(魔術(shù)貼的鉤面)使用，應(yīng)用為本實(shí)施例的清潔裝置，對(duì)具有粘性的藻類清潔效果非常好，因魔術(shù)貼的硬度適中，且與管道直接接觸的并不是尖頭而是彎曲的鉤面，因此也可以減少對(duì)管壁的磨傷，且能夠達(dá)到理想的清潔效果。管排1通常采用硬 度較小的PVC等透明高分子材料，對(duì)尖細(xì)的摩擦物較為敏感，因此采用帶有勾刺的彈性纖維具有保護(hù)管壁的效果。

通過牽引套4的控制和牽引，使清潔環(huán)5可被控制地移動(dòng)并與管壁摩擦，移動(dòng)的間隔周期、移動(dòng)的速度、不同部位的摩擦力度都可以調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)理想的清潔效果。當(dāng)然，清潔環(huán)5使用一定周期后，應(yīng)選擇取出清潔或更換清潔結(jié)構(gòu)層52。

驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)施例

圖8是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的管排式光生物反應(yīng)器的清潔裝置中的驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖8所示，作為示例，另提供一驅(qū)動(dòng)裝置6，驅(qū)動(dòng)裝置6能帶動(dòng)所述牽引套4順管排1的軸向移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置6主要包括：連接部61、導(dǎo)軌62、底座63和頂板64。連接部61整體可呈T形，包括一個(gè)橫桿611、一個(gè)連接桿612和兩個(gè)滑套613。連接桿612可垂直地連接在橫桿611中部，橫桿611兩端形成有兩個(gè)滑套613，連接桿612以一開放端與至少一牽引套4連接。兩個(gè)導(dǎo)軌62豎直地平行安裝在底座63上，頂板64在頂部與兩個(gè)導(dǎo)軌62固定連接，以固定兩個(gè)導(dǎo)軌62。兩個(gè)滑套613對(duì)應(yīng)套在兩個(gè)導(dǎo)軌62上，并且可以上下滑動(dòng)。借此，連接部61可帶動(dòng)牽引套4沿導(dǎo)軌62上下滑動(dòng)。

為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清潔控制，還可設(shè)置動(dòng)力裝置，動(dòng)力裝置例如可安裝在底座63或頂板64，動(dòng)力裝置可以選擇為氣缸或液壓缸，以推動(dòng)連接部61進(jìn)行上下移動(dòng)。動(dòng)力裝置還可連接智能控制裝置，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制?；蛘?，該導(dǎo)軌62是一個(gè)絲杠，底座63內(nèi)具有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，馬達(dá)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，使絲杠上結(jié)合的滑套613連同連接桿612一起上下移動(dòng)。

橫桿611及/或連接桿612中間可設(shè)有供液通道，或設(shè)置電磁裝置的電線等。通過供液通道可與外部的可伸縮水管連接，以連接外部供液裝置。在需要的時(shí)候，可通過供液通道，將牽引套4的內(nèi)側(cè)的柔性清潔層42浸濕，擦凈管排1外部的塵土。

在實(shí)際的生產(chǎn)中，因?yàn)楣芘?一般高度在6米以上，一般會(huì)選擇在管排1的上中下三個(gè)位置設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，例如以一個(gè)支撐框架支撐管排1穩(wěn)定性。因此在一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置6上可以設(shè)置兩到三個(gè)連接部61，以便于，對(duì)應(yīng)連接兩 到三個(gè)牽引套4，而牽引套4的運(yùn)動(dòng)幅度被外部支撐結(jié)構(gòu)限制，如此以來，可以通過兩到三個(gè)牽引套4各自在兩個(gè)支撐結(jié)構(gòu)之間的行程中運(yùn)動(dòng)。在對(duì)清潔規(guī)模較大的管排時(shí)，選擇如此進(jìn)行分段清潔，可以保證清潔效率。

通過外部牽引套的控制和牽引，使內(nèi)部的清潔環(huán)可被控制地移動(dòng)并與管壁摩擦，移動(dòng)的間隔周期、移動(dòng)的速度、不同部位的摩擦力度都可調(diào)節(jié)和按需控制。能實(shí)現(xiàn)理想的清潔效果，并且可以節(jié)省能量，節(jié)省整體耗水量，可在培養(yǎng)進(jìn)行中提高管壁的透光度，促進(jìn)藻生長。可在養(yǎng)藻過程中啟動(dòng)清除附著藻和防治貼壁，不影響生產(chǎn)進(jìn)度。

應(yīng)可理解的是，本發(fā)明不將其應(yīng)用限制到本文提出的部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和布置方式。本發(fā)明能夠具有其他實(shí)施例，并且能夠以多種方式實(shí)現(xiàn)并且執(zhí)行。前述變形形式和修改形式落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。應(yīng)可理解的是，本文公開和限定的本發(fā)明延伸到文中和/或附圖中提到或明顯的兩個(gè)或兩個(gè)以上單獨(dú)特征的所有可替代組合。所有這些不同的組合構(gòu)成本發(fā)明的多個(gè)可替代方面。本文所述的實(shí)施例說明了已知用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式，并且將使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠利用本發(fā)明。