一種氣升跑道式生物反應器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種培養(yǎng)藻類的生物反應器，具體涉及一種氣升跑道式生物反應器，該反應器適用于培養(yǎng)等鞭金藻、三角褐指藻、纖細角毛藻、牟氏角毛藻、雨生紅球藻等各種微藻。
【背景技術(shù)】
[0002]微藻能有效利用光能、0)2和無機鹽類合成蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物以及多種高附加值生物活性物質(zhì)，可以通過微藻培養(yǎng)來生產(chǎn)保健食品、食品添加劑、飼料、生物肥料、化妝品及其他天然產(chǎn)品。另外，近年來利用藻類為宿主的基因產(chǎn)物的生產(chǎn)也日益受到關(guān)注。微藻生物資源的開發(fā)對于減緩土地、環(huán)境、能源和人口危機，彌補傳統(tǒng)農(nóng)作物的不足與局限，以及促進傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向工業(yè)化生產(chǎn)過渡都具有重要的意義。隨著人類對微藻的認識不斷加深，開發(fā)和研制新型高效光生物反應器及其在微藻的高密度培養(yǎng)方面的應用研宄已成為微藻生物技術(shù)的一個重要組成部分。目前，微藻培養(yǎng)裝置主要有開放式和封閉式兩種光生物反應器。
[0003]開放式光生物反應器已普遍應用于商業(yè)化微藻大規(guī)模培養(yǎng)中，它具有投資少、成本低、技術(shù)要求簡單等優(yōu)點，主要有四種類型:淺水池、循環(huán)池、跑道池式、池塘。其中最典型、最常用的開放池培養(yǎng)系統(tǒng)是Oswald設計的跑道池反應器(race-wayphotob1reaccor)，占地面積小、污染少，以自然光為光源和熱源，提高了藻體細胞的光能利用率，在螺旋藻、小球藻和鹽藻的大規(guī)模培養(yǎng)中取得良好的效果；但是，開放式光生物反應器容易受外界環(huán)境影響，難以保持較適宜的溫度與光照；并且，會受到灰塵、昆蟲及雜菌的污染，不易保持高質(zhì)量的單藻培養(yǎng)；此外，光能及CO2利用率不高，無法實現(xiàn)高密度培養(yǎng)。
[0004]美國Solix公司開發(fā)了一種水浮薄膜吊袋式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，是一種封閉式光生物反應器，將數(shù)百米長的吊袋懸浮于水池中，一方面供助水的浮力來減輕塑料膜的承壓，另一方面也可利用水池中的水來實現(xiàn)吊袋培養(yǎng)系統(tǒng)的溫度緩沖；然而塑料膜的承壓強度低，導致此類塑料膜光反應器難于放大。此外，傳統(tǒng)的封閉式生物反應器也存在成本昂貴、投資大，采用人工內(nèi)置光源和熱源、耗能高，可培育藻種單一，培養(yǎng)后期由于細胞濃度的升高限制光的穿透從而降低光照效率，在培養(yǎng)過程中由于水壓增加使細胞受到損傷等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，而提供一種氣升跑道式生物反應器，該生物反應器適用于陽光工廠化、規(guī)?；囵B(yǎng)微藻，可以有效解決水泥池占地面積過大、開放池容易污染、光照利用不充分、養(yǎng)殖過程中藻體損傷嚴重、養(yǎng)殖成本過尚等技術(shù)缺陷。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種氣升跑道式生物反應器，其培養(yǎng)主體為透明亞克力PC材料制備成的封閉式跑道池，其特征在于，所述的跑道池內(nèi)部的彎處安裝有兩個螺桿泵機械推進泵，內(nèi)部中央設有隔板，內(nèi)部兩側(cè)壁分別安裝有營養(yǎng)鹽導通管和注入水導通管，內(nèi)底兩側(cè)各具有一根0)2充氣管；所述的營養(yǎng)鹽導通管、注入水導通管和CO2充氣管分別與封閉式跑道池外部的營養(yǎng)鹽補充裝置、水處理裝置和CO2充氣裝置相連；所述的跑道池池壁外側(cè)設有可開啟兩側(cè)跑道池的卡扣；所述的CO2充氣管每隔0.15m設一開口，營養(yǎng)鹽導通管、注入水導通管上分別安裝有9-12根注入管。
[0008]進一步的，所述的氣升跑道式生物反應器還具有不銹鋼支架和輔助光源LED燈，不銹鋼支架安設于跑道池的外底部，輔助光源LED燈安設于不銹鋼支架上、跑道池外底部；所述的輔助光源LED燈為紅色LED冷光燈、藍色LED冷光燈和白色LED冷光燈，池體上方覆蓋可卷動的塑料透光薄膜采用輔助光源；所述的不銹鋼支架高0.6-1.2m，支架下方安裝有若干可動輪及其駐動裝置。
[0009]進一步的，所述的跑道式生物反應器還具有雙面跑道清潔裝置，包括清潔池內(nèi)片和清潔池外片，二者密實地置于跑道池內(nèi)外，利用異性磁極的吸引作用可使里面的一片跟著外面一片運動。
[0010]進一步的，所述的跑道池規(guī)格為:長54-60m，單側(cè)寬0.6-0.7m、總寬度1.2-1.4m，池高0.5-0.6m ;所述的隔板長52-58m，距離池兩側(cè)均為lm，隔板高0.4m，注水水深0.2-0.3m，營養(yǎng)鹽補充管和注入水補充管距離池底0.2m以下；跑道池厚度均一，均為3mm ；卡扣位于池高0.4m處。
[0011]進一步的，所述的0)2充氣管上的開口，方向為斜向上，以防止藻體沉淀，使藻體于培養(yǎng)液中混合均勻，防止污染；0)2通氣量為1-3% V:V，雷諾數(shù)為2 X 10 3-2X 105o
[0012]上述的水處理裝置為生物反應器提供水源，水處理裝置通過位于跑道池拐彎處的初始注水管為其提供初始水源，隨后，通過注入管為跑道池提供補充注水；營養(yǎng)鹽補充裝置根據(jù)電腦設定程序，通過注入管為跑道池提供營養(yǎng)鹽。
[0013]上述的跑道式生物反應器，主要適用于球等鞭金藻、三角褐指藻、纖細角毛藻、牟氏角毛藻、雨生紅球藻等微藻的規(guī)?；囵B(yǎng)。
[0014]本實用新型生物反應器，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，極大地增加了培養(yǎng)池中藻液的光照表面積體積比，改善了光生物反應器的光照利用率，提高了開放式光生物反應器的培養(yǎng)密度，大幅提高生產(chǎn)率，節(jié)省了生產(chǎn)成本，節(jié)約了資源消費，降低了勞動強度，提高了土地的重復使用率，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，特別有利于提升現(xiàn)有情況下工廠化微藻培養(yǎng)的效率。
【附圖說明】
[0015]圖1:本實用新型氣升跑道式生物反應器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2:本實用新型氣升跑道式生物反應器的CO2補氣管位置、以及充氣方向示意圖；
[0017]圖3:本實用新型氣升跑道式生物反應器的雙面磁力清潔裝置位置示意圖；
[0018]圖4:本實用新型氣升跑道式生物反應器的卡扣及隔板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]其中:1、營養(yǎng)鹽補充裝置，2、螺桿泵機械推進泵，3、水處理裝置，4、CO2充氣裝置，5、營養(yǎng)鹽導通管，6、注入水導通管，7、0)2充氣管，8、不銹鋼支架，9、輔助光源LED燈，10、初始注水管，11、注入管，12、卡扣，13、隔板，14、雙面跑道清潔裝置的清潔池內(nèi)片，15、雙面跑道清潔裝置的清潔池外片。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型的氣升跑道式生物反應器進的結(jié)構(gòu)和運行方式進行詳細的描述。
[0021]—種氣升跑道式生物反應器，主要適用于球等鞭金藻、三角褐指藻、纖細角毛藻、牟氏角毛藻、雨生紅球藻等微藻的規(guī)模化培養(yǎng)，其培養(yǎng)主體為封閉式跑道池，如圖1所示:
[0022]跑道池內(nèi)部的彎處安裝有兩個螺桿泵機械推進泵2，內(nèi)部中央設有隔板13，內(nèi)部兩側(cè)壁分別安裝有營養(yǎng)鹽導通管5和注入水導通管6，內(nèi)底兩側(cè)各具有一根CO2充氣管7 ;營養(yǎng)鹽導通管、注入水導通管和0)2充氣管分別與封閉式跑道池外部的營養(yǎng)鹽補充裝置1、水處理裝置3和0)2充氣裝置4相連；跑道池池壁外側(cè)設有可開啟兩側(cè)跑道池的卡扣12，卡扣可開啟兩側(cè)跑道池，當培養(yǎng)藻類時外側(cè)可用卡扣密封；C02充氣管每隔0.15m設一開口，營養(yǎng)鹽導通管、注入水導通管上分別安裝有9-12根注入管11 ο跑道池安設于不銹鋼支架8上，跑道池的外底部、不銹鋼支架上安裝有輔助光源LED燈；所述的不銹鋼支架高0.6-1.2m，支架下方安裝有若干可動輪及其駐