[實用新型]一種氣升式光生物反應器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920029774.1
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN201442951U
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 吳懷之;吳美玲;田亮;李森茂
• 申請（專利權）人: 青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12M1/38;C12M1/04;C12M1/02;C12R1/89
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 張中南

技術領域

本發(fā)明屬于微藻封閉養(yǎng)殖用光生物反應器——一種氣升式光生物反應器。

背景技術

藻類屬于微型植物，微藻能夠利用簡單的礦物質營養(yǎng)素，在光合作用(日光和人工照明)的情況下，將CO₂和水轉化為我們生活需要的各種有機化合物(如色素、蛋白質、氨基酸、維生素和脂肪酸、多糖和礦物質等人體必需的營養(yǎng)成份)。由于藻類具有高效光利用率，以及從周圍環(huán)境中快速高效吸收營養(yǎng)素(如CO₂、氮、磷等)并轉化成有機化合物的能力，使藻類成為擁有未來解決食品、能源危機的巨大經濟潛力。藻類養(yǎng)殖對于CO₂減排、污水處理以及清潔生物能源利用方面的重要作用、以及在改善生態(tài)環(huán)境的重大意義，使藻種改良實驗室科學研究、微藻的實驗室培養(yǎng)與工業(yè)化養(yǎng)殖，以及微藻的綜合利用技術推廣研究，成為目前最熱門的科研與應用領域之一。盡管藻類具備了較高的環(huán)境與經濟價值，但要實現藻類產業(yè)的經濟性利用，目前仍受限于工業(yè)規(guī)模化藻類養(yǎng)殖的光生物反應器的研制。

當前，藻類的培養(yǎng)主要有開放式和封閉式兩種光生物反應器，開放式生物反應器由于不具備溫度控制能力、生產受季節(jié)影響，且生產過程容易受到各種異生物的污染而證明并不是最有效的方式。為此，人們開始研究各種封閉式光生物反應器，如管道式、平板式、柱狀氣升式、浮式薄膜袋等光生物反應器。由于這些光生物反應器結構不同，其實際使用效果差異很大，產品結構對藻類的養(yǎng)殖產量與養(yǎng)殖效果的影響就更加明顯。

已有公告號CN2384948Y，以及康瑞娟等發(fā)表在“化學反應工程與工藝2002，17(1)”上的“用于微藻培養(yǎng)的氣升式光生物反應器”的論文。公開技術構建的基于內外光源結合的氣升式內環(huán)流光生物反應器，該產品主要由罐體、氣體提升管、內光源密封管、熱交換裝置、氣體分布器、內外光源等部分組成。其核心技術是：采用日光燈管作為內外光源；采用氣體分布器使通入的混合氣體形成細小的氣泡，提高氣液的傳質面積與效果；采用熱交換裝置加熱或冷卻培養(yǎng)液溫度。公告號CN2748464Y在前一專利技術基礎上，僅針對其結構件的使用穩(wěn)定性和安全性做了必要的修改。技術上主要存在的問題是內光源密封管采用一段或兩段凸環(huán)玻璃制品制造，再加O形橡膠圈密封的結構形式，密封管加工制造與裝配過程復雜，成本高；采用氣體分布器的結構只能對氣體這一種注入介質起到分布作用，而且無法防止培養(yǎng)液倒流入分布器，氣體分布器使用過程中，分布器孔受到微藻滋生容易被堵塞，影響長期使用效果；另外，采用在罐體內加裝熱交換裝置的辦法，也會由于加熱器表面溫度高使部分培養(yǎng)物受到傷害而死亡，影響產量；再者，由于其內部支持構件較多，不利于物料混合，造成微藻附著影響生長，并且會遮擋光線穿透力而影響總體光合作用效果。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種氣升式光生物反應器，以克服現有技術結構及其長期使用性能上的諸多不足。

本發(fā)明是對已有柱狀氣升式光生物反應器結構與功能的改進，通過采用一種新型營養(yǎng)素分配器裝置和溫控模式，使反應器罐體內注料均勻分布而且無堵塞，溫控器設置在反應器罐體外進行溫度控制，實現了對多介質營養(yǎng)素(如培養(yǎng)液等)的穩(wěn)定性更高、更合理的處理，對罐體內培養(yǎng)物的損傷更小。

本發(fā)明的技術方案包括反應器罐體內的內光源裝置，反應器罐體壁上的接種口與排料口，以及反應器罐體頂部的封蓋上的測量口、排氣口及底部的下封蓋和溫控器，其特征是還包括固定在下封蓋中心通孔上的分配器裝置，并經由其中的多個分配通道與反應器罐體的內腔室相通，加料管道經由注料孔進入各分配通道中。

分配器裝置是階梯圓臺形，各分配通道的出口設置在圓臺側面或者頂部上。

考慮到培養(yǎng)物倒流入分配通道堵塞分配通道的可能情況，所述的分配器裝置的階梯圓臺形外面有一相蓋合的密封蓋，密封蓋其上的對應各分配通道的環(huán)形腔室內設置有單向閥，環(huán)形腔室間由O形密封圈隔離。

分配器裝置由階梯圓臺與相應的密封蓋、單向閥、O形密封圈組成，分配通道與密封蓋配裝后，在階梯處形成數個環(huán)形腔室，環(huán)形腔室間由O形密封圈隔離；在密封蓋的側面或者頂面上安裝有單向閥，單向閥能允許營養(yǎng)素注入并防止培養(yǎng)液倒流入分配通道；其中注料孔，分配通道與環(huán)形腔室連通，呈T形或L形，分配器裝置和密封蓋由下封蓋壓緊在反應器罐體上。