[發明專利]系統內控溫藻液外循環式微藻光生物反應器

無效

• 申請號: 201410421201.9
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104130937A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 陳勇;鄒寧;孫東紅
• 申請（專利權）人: 煙臺華融生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/04;C12M1/02
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 梁翠榮

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技術領域

本發明涉及一種微藻光生物反應器。?

背景技術

在夏季高溫環境下，微藻大規模培養的藻液溫度控制非常關鍵，因為如果溫度過高，會出現其他生物侵染嚴重，使生產的微藻產量下降，甚至死亡的問題。?

現有的微藻光生物反應器系統自身沒有溫控裝置，主要依靠對車間內整體溫度的控制來降低反應器內藻液溫度。常用的降溫方法包括空調方式、雨簾方式、噴水方式和加蓋遮陽網方式等。這些做法的主要缺陷是，溫度調節速度慢，能耗大，而且車間內安裝降溫排風設施后噪聲很大，導致生產環境惡化。其中加蓋遮陽網方式還降低了光照強度，影響了光能利用率，從而降低了產量和細胞濃度。?

另外，在微藻大規模培養過程中，通常需要向光反應器中通入空氣與二氧化碳的混合氣體，強制藻液進行流動，實現微藻細胞在光反應器中的良好懸浮，在強光與弱光之間反復進行位置變換，以適應微藻細胞光合作用及生長的習性。比如授權公告號為“CN201062270Y”的中國實用新型專利，公開了一種“工業化規模經濟型光生物反應器”，該反應器內縱向鋪設有供氣管，供氣管上貫通全長鉆有通氣孔，使藻類細胞在反應器中能夠達到很好懸浮。?

這類光生物反應器的供氣管前端需要連接大功率風機，并且風機工作時需要降溫，因此具有能耗大、噪聲高的突出問題；另外，主要利用空氣強制藻液進行流動，而空氣中含有很多不確定的成分，包括其他微藻或微生物，很容易使培養物受到侵染，引起減產或培養失敗。第三方面，隨空氣一起通入到反應器中的二氧化碳被空氣稀釋，而且直接隨空氣從反應器主體高度方向（僅70-100cm）散失到大氣中，沒有被微藻很好的吸收利用。大多數二氧化碳根本就沒有接觸到微藻，甚至沒有來得及溶于培養液，就被空氣帶走散失到大氣中去了，不僅影響了光合作用效果，而且造成了二氧化碳浪費。第四方面，通入的空氣被排放過程中會帶走大量蒸發水，造成水源浪費。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種系統內控溫藻液外循環式微藻光生物反應器，第一、通過光生物反應器自身的溫控裝置對藻液實施高效快速降溫，達到節能降耗的目的；第二、實現平板式光生物反應器的封閉式培養，在藻類細胞能夠充分循環懸浮的前提下避免空氣污染和二氧化碳浪費，并降低系統能耗，提高藻類細胞培育的效率和質量。?

本發明的技術方案如下：?

一種系統內控溫藻液外循環式微藻光生物反應器，包括由透明材料制成的六面封閉的長方體狀缸體，缸體內沿長度方向每間隔一定距離固定一塊起增加湍流和加固缸體作用的立式隔板，其特征在于：缸體長度方向的兩端分別連接有進水管和出水管，并在所述進水管和出水管之間連接有外循環管，外循環管上設置有循環水泵；還包括加氣管，該加氣管外連二氧化碳壓力氣源，內端口靠近所述出水管；所述外循環管上還設置有用于對外循環管內藻液進行冷卻的熱交換器。

所述熱交換器包括兩端分別接在外循環管上供藻液流經的容器，所述容器內設置有冷媒流體管，冷媒流體管連接有制冷裝置。?

外循環管上還設置有流量控制閥門。?

立式隔板上端與缸體上端面之間距離0-30cm，下端與缸體底面留有2-10cm的縫隙。?

本發明的積極效果在于：?

第一、在外循環管上設置了熱交換機構，通過蒸發冷卻方式快速帶走循環藻液的熱量，實現了對藻液（微藻及其培養基）的高效快速降溫，達到了節能降耗的目的。

第二、循環水泵工作時，藻液攜帶新加入的二氧化碳從出水管進入外循環管，在外循環管中藻液與二氧化碳充分混合，二氧化碳充分溶入培養液，能夠被微藻高效吸收利用，并起到保持培養液pH值穩定的作用。循環藻液經進水管回到缸體中，往復循環。在立式隔板導流作用下，藻液流動為反復折流方式，實現了藻液的湍流，確保了藻類細胞的良好懸浮以及在強光與弱光之間反復進行位置變換，充分適應微藻細胞光合作用及生長的習性，并明顯減輕了微藻貼壁和沉淀現象。上述過程藻液不直接接觸系統外空氣，二氧化碳始終參與循環，并且藻液湍流充分，從而實現了平板式光生物反應器的封閉式培養，在藻類細胞能夠充分循環懸浮的前提下避免了空氣污染和二氧化碳浪費，并降低了系統能耗，提高了藻類細胞培育的效率和質量。?

第三、本發明避免了傳統方式中風機熱量大，通入到反應器中的氣體溫度過高（有時高達56℃）對微藻細胞產生傷害，造成微藻減產甚至死亡的問題。?

第四、與傳統的通氣混合方式相比，本發明還具有節約水源和噪音小的特點。?

附圖說明