[發明專利]一種跑道池光生物反應器

無效

• 申請號: 201310609278.4
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103627632A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 陳偉;徐瑤;柴文波;干松浩;潘倩倩
• 申請（專利權）人: 青島旭能生物工程有限責任公司
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/04;C12M1/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明涉及微藻培養工程領域，特別涉及一種跑道池光生物反應器。

背景技術

微藻是自然水體的主要生產者，在全球能量轉化和碳素循環中發揮重要作用，每年通過微藻光合作用固定的CO₂約占全球CO₂固定量的40%以上。同時，微藻細胞富含蛋白質、色素及多種不飽和脂肪酸等高附加值生物活性物質，逐步成為保健食品、醫藥及精細化工等領域的重要材料來源。隨著傳統化石能源（石油、煤炭等）的日益枯竭，微藻作為可再生能源（油脂等）得到了人們的高度重視，具有重要社會和環境效應的微藻產業則顯示出廣闊的應用前景。

目前，微藻的規模化培養主要有開放式和封閉式兩種培養模式。封閉式培養的反應器主要有柱式、板式和管式光生物反應器，其優點為光能利用率高、不易污染、培養密度高等，但封閉式培養的投資和操作成本較高、噸級放大不穩定、清洗消毒較困難等缺點。

?開放式培養的代表性反應器為跑道式培養池，作為開發最早和應用最廣的培養方式，有構建簡單、投資成本低、噸級放大簡單、清洗消毒便捷等優點。廣泛應用于國內外的微藻生產企業：美國Cyanotech?公司、新西蘭Aquaflow?Bionomic公司、以色列Seambiotc?公司、英國AlgaeVS?公司；國內的云南綠A?生物工程有限公司、江蘇賜百年營養食品有限公司、荊州蝦青素有限公司、云南麟瓏微藻養殖有限公司等。但跑道池同樣也存在光能利用率低、易污染的缺點。尤其對一些普適性生長條件的微藻，讓其在培養初期更快適應跑道池生境，迅速成為優勢種，將大大提高微藻工業化的成功率。

[0005]循環攪拌系統是跑道池的核心組成部分，它的主要作用有：一、保障培養液中營養鹽的攪拌均勻，使藻細胞在培養液各位置都能得到充足的營養供應，二、保障充分的氣體交換，使大氣或專用的CO₂氣罐的CO₂在藻液中充分溶解以保障光合作用的順利進行，三、保證藻液在培養池內循環流動，保障微藻均勻的分布在培養液中提高其光能利用率，避免藻細胞的聚集沉降。

?目前的跑道池反應器多采用電機帶動漿輪進行攪拌，且為了達到較低的轉速，常見的多為針輪擺線減速機。電機攪拌系統大多為定速攪拌，而調速電機雖然可以達到調節輸出轉速的目的，但一方面成本太高，另一方面無法滿足藻類培養的低轉速要求（5-50轉/分鐘）。

電機定速攪拌系統在微藻培養中的主要缺陷有：（1）無法解決微藻不同生長階段、生長條件與相應的攪拌頻率之間的矛盾。例如在微藻的生長初期，多需要較低的擾動和水流速率，高的攪拌頻率對部分微藻存在抑制作用；在生長后期，為保障更好的氣體交換和避免高密度藻細胞的聚集下沉則需要較高的攪拌頻率；（2）多適用于機械抗性較強的藻株培養（小球藻、螺旋藻等），對于機械抗性較弱的藻株（雨生紅球藻等）培養則存在限制；（3）電機運行過程中能耗較高。

?針對循環攪拌系統的缺點，蔡志武的“一種產業化培養微藻的生產裝置”（中國專利，CN201245640Y）公開了一種通過鼓氣方式實現藻液循環的生產裝置，該裝置的缺點是管路復雜，不適合大規模放大，不適合所有的藻株培養。張成武等的“一種實現微藻規模化培養的跑道池光生物反應器”（中國專利，CN102304462?B）公開了兩套藻液循環系統（分別是攪拌槳循環系統和鼓氣氣升式循環系統）以適應不同抗性的藻株培養。該裝置的缺點是增加了跑道池結構的復雜性和投資成本，同時也加大了后期的運行維護成本，不利于清洗和滅菌。

?同時，傳統的跑道池光生物反應器還存在如何低成本有效控溫、CO₂利用率偏低等缺點。

?因此，亟待設計一種新型的跑道池光生物反應器方案以解決現有跑道池光生物反應器的上述缺陷。

發明內容

本發明的目前在于針對背景技術中存在的問題，提供一種跑道池光生物反應器，用以實現微藻的低成本高密度培養。

為解決以上技術問題，本發明提供的技術方案是，

一種跑道池光生物反應器，包括跑道池（1）、變速攪拌系統、二氧化碳補給系統（4），地控溫系統，

所述變速攪拌系統包括液壓動力系統（2）和攪拌槳（3），所述攪拌槳置于跑道池內，使藻液在跑道池內循環流動；

液壓動力系統（2）包括：為攪拌槳輸入可變動力源的液壓馬達和驅動液壓馬達的電機（31）、油泵（32）和調節、控制液壓馬達的轉速和方向的壓力控制閥（34）、流量控制閥（36）、方向控制閥（35）構成；