[發明專利]一種串聯通氣培養異養-光合自養型微生物的裝置

無效

• 申請號: 201110277263.3
• 申請日: 2011-09-17
• 公開（公告）號: CN102994363A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 夏春谷;孔維寶;宋昊;華紹烽
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/08;C12R1/89
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明屬于微生物培養與環境生物技術領域，特別涉及一種串聯通氣培養異養-光合自養型微生物的裝置。

背景技術

開發高效、節能、簡便、經濟的微生物新型培養技術一直以來是微生物發酵工業領域中的重要研究內容之一。深層液態發酵法是當前發酵工業中廣泛采用的微生物培養技術之一，它主要通過大規模培養異養型微生物來生產菌體細胞或積累合成有用的代謝產物。在這種培養模式中，有機碳源為異養型微生物的生長提供能量和營養源，而在發酵過程中因微生物細胞的呼吸作用產生的CO₂大多隨發酵尾氣直接排放，造成有機碳源的綜合利用率低、增大碳排放量等問題。

微藻作為一種重要的生物質資源，具有分布廣、生物量大、光合效率高、環境適應性強、生長周期短和產量高等突出特點，是進行生物煉制的優良材料。微藻有多種用途：它含有多種維生素、胡蘿卜素、蛋白質、脂肪酸等，可以制備多種保健品和藥物；含油量高的微藻可用來提取油脂制備食用油和生物柴油；有些微藻在光合作用過程中能夠通過光生物水解產生氫氣，可用來生物制氫；微藻生物質也可以直接熱解處理后獲得生物燃油；微藻還可以凈化污水，去除污染水體中的有機物，并通過光合作用生物固定CO₂降低碳排放量等。然而，在大規模培養微藻時存在的高成本問題限制了其產業化發展的進程。

微藻產業化發展的前提條件是獲得充足的生物質原料，微藻培養模式的選擇是提高微藻生物質產量的關鍵環節之一。因此，根據不同的培養目的來選擇不同的培養模式，對于提高微藻的生產能力具有重要作用。開放池、跑道式或密閉光生物反應器培養是當前規模化養殖微藻的主要途徑。但是在單獨通入空氣培養微藻時存在氧飽和和光合放氧作用對微藻生長的抑制問題，而采用空氣和CO₂的混合氣體通氣培養微藻時存在CO₂的簡便、經濟補給的技術難題。

工農業有機廢水中含有大量的有機碳、無機鹽和微量元素，具有無毒或低毒、可生化特性強等特點。有機廢水的大量、直接排放不僅污染環境而且造成嚴重的資源浪費。目前能源短缺和環境惡化等問題迫使人們紛紛將目光投向這些有機廢棄物，希望將其作為微藻的培養基來獲得大量的微藻原料。這樣既可大大降低微藻的生產成本，還可通過微藻吸收利用廢水中的有機物質以減少環境污染。

有關微藻的培養方法與裝置，以及利用廢水培養微生物(含微藻)的技術專利已有報道。例如，專利CN101696389A公開了一種微藻培養方法及其光生物反應器系統，專利CN101724547A公開了一種用LED可調光進行微藻培養實驗的方法和裝置等。但是，縱觀已有的文獻和專利，培養裝置均為單一異養微生物或光合自養型微生物，有關利用串聯通氣培養異養-光合自養型微生物的方法及其裝置未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能同時實現異養-光合自養型微生物的串聯高效培養、異養發酵尾氣中CO₂的原位生物固定與有機碳源的綜合利用率、光合微藻通氣培養過程中CO₂的簡便補給與微藻細胞的高密度培養的裝置。

本發明的目的是通過以下步驟實現的：

一種串聯通氣培養異養-光合自養型微生物的裝置，包括培養異養型微生物的第一級生物反應器、發酵尾氣處理器和培養光合自養型微生物的第二級光生物反應器，：培養異養型微生物的第一級生物反應器，通過發酵尾氣連接管與發酵尾氣處理器連接，發酵尾氣處理器通過進氣管與培養光合自養型微生物的第二級光生物反應器連接；

所述的發酵尾氣處理器由發酵尾氣連接管、尾氣凈化器、氣體緩沖器、氣體轉子流量計、微濾除菌器和進氣管組成；

所述的發酵尾氣連接管與尾氣凈化器相連，尾氣凈化器與氣體緩沖器相連，氣體緩沖器與尾氣管路的氣體轉子流量計相連，調配空氣支路管路由氣體轉子流量計和微濾除菌器連接組成，接在尾氣管路氣體轉子流量計之后，由轉子流量計混合的氣體經進氣管通入第二級光生物反應器；

所述的發酵尾氣處理器在工作時除氣體通路外，整個裝置為密閉體系；

所述的尾氣凈化器包括尾氣連接管、凈化液加液口、排氣安全閥、凈化廢液排放閥門，尾氣凈化器內裝尾氣凈化液，凈化液液面低于進入氣體緩沖器的管路進口，尾氣連接管通入管口應伸入凈化液液面以下；

所述的尾氣凈化器內裝的尾氣凈化液為質量分數為98.3％的濃硫酸。

本發明相比現有技術具有以下優點：