[實用新型]一種高效轉化CO2的光生物反應器

無效

• 申請號: 200920085779.6
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN201406429Y
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 吳高明;楊忠華;劉漢杰;陳明明;王劍;李軒科
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵(集團)公司;武漢科技大學
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12M1/18;C12M1/04;C12M1/02;C12R1/89
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司
• 代理人: 涂 潔

技術領域

本實用新型涉及一種用于藻類進行光合作用的高效轉化CO₂的光生物反應器。

背景技術

目前用于微藻處理的生物反應器有各種結構，考慮到微藻對高剪切比較敏感，通常選擇氣升式的光生物反應器，但是雖然該類光生物反應器采用氣液循環混合的方法，但是仍然存在氣液混合效率不高、傳質強度較小的問題，為強化氣液混合和傳質，技術人員作了各種改進，如在專利號200420009076.2，名稱為“氣升式光生物反應器”的實用新型專利中，為解決上述問題，對氣體分布器的噴嘴數量及形狀作了改進，以期更利于氣體在培養液中的分散，消除死角。但是實際應用中，如論對氣體分布器的結構如何設計，其氣液混合效率改善并不明顯，主要是因為氣體和液體只在罐體內進行一次氣液混合，傳質面積受氣泡大小限制，從而影響傳質效率。當然對于普通用于培養微藻的氣升式光生物反應器而言，由于其通入的氣體中二氧化碳濃度較低(5％體積左右)，因此這類改進基本能滿足要求。但是當需要處理二氧化碳濃度高(20％體積左右)的工業排放氣進行二氧化碳減排時，除對工藝進行優化外，高效的氣液混合和傳質對于微藻固定CO₂的速率同樣具有重大影響，而上述常規改進難以滿足要求。

發明內容

本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種結構簡單、操作方便、具有高效氣液混合效率、強化傳質、循環程度高的高效轉化CO₂的光生物反應器，該反應器可很好的用于利用微藻對含有高濃度CO₂的工業排放氣進行處理光合作用。

本實用新型技術方案包括設有培養基進口、培養液出口、冷卻水進口、冷卻水出口、進氣口和排氣口的玻璃罐體，所述玻璃罐體內側環形設有多根分別與冷卻水進口和冷卻水出口連通的換熱管，上升導管將玻璃罐體分為下升區及下降區，玻璃罐體頂部還設氣體分離區，進氣口經進氣管道與位于上升區底部的氣體分布器連通。

所述下降區設有培養液外循環管路，所述培養液外循環管路經水泵與進氣管道連通。

所述進氣口與進氣管道之間設有文丘里管，培養液經文丘里管與進氣管道連通。

通過上升導管將玻璃罐體分為下升區及下降區，氣體分布器設在上升區底部，噴出含有大量待處理氣體(本實用新型中待處理氣體指二氧化碳含量體積濃度最高達20％的用于微藻轉化的氣體)的培養液，由于上升區下部氣含率大，故其密度小，培養液輕，加上噴流動能，使上升管內的液體上升，到達上升區上部時，由于上部空間大，氣體從培養液中逃逸出，通過氣體分離區由排氣口排出，同時培養液變重從下降區下降，到反應器底部時又循環進入上升區，形成反復的循環。

同時，發明人在研究了現有各種氣升式光反應器結構的基礎上，大膽設計，突破了目前只考慮如何在玻璃罐體內加強氣液混合的概念，在下降區通過培養液外循環管路經水泵將玻璃罐體內的部分培養液抽出，在玻璃罐體外與待處理氣體先進行前期氣液混合，然后再送入本實用新型的光生物反應器的玻璃罐體內進行微藻轉化，這樣，除了玻璃罐體內培養液在上升區和下降區間的循環外，還在玻璃罐體外部構建帶文丘里管吸氣裝置的外部回流循環結構，通過內外循環強化了循環程度，利于氣液混合。

進一步的，發明人人還在進氣口與進氣管道之間采用了文丘里管，在將培養液送入文丘里管的同時，利用文氏管收縮段中液體的流速增加壓強變小的原理，形成負壓將待處理氣體通過進氣口吸入文丘里管，并使氣泡分散并與液體均勻混合，經過在文丘里管內進行充分的前期氣液混合，再通過進氣管道一起送入氣體分布器，氣體分布器噴出的培養液含有大量待處理氣體，且氣體主要以微小氣泡形式存在，以增加傳質面積，可獲得高效的傳質效果。

本實用新型的優點為：

1、本實用新型結構簡單、操作簡便，特別適用于在工業排放氣進行二氧化碳減排系統中利用微藻進行光合作用以高效固定二氧化碳，對二氧化碳的減排速率可達50％以上，操作成本低、周期短。

2、通過建立玻璃罐體內外的兩套循環，待處理氣體和培養液進行了前期氣液混合，進一步強化了循環程度。

3、利用文丘里管自身特點，使培養液和待處理氣體在管內充分混合，氣泡充分分散并與液體均勻混合，再經氣體分布器噴出時，玻璃罐體內氣體主要以微小氣泡形在存在，有效提高了傳質面積，液體混合好，傳質強度高。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為經處理后排氣口中氣體CO₂的濃度示意圖。