[實用新型]平板氣升環流式養藻光合反應器

有效

• 申請號: 201420106207.2
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN203782143U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 程軍;岑可法;劉建忠;周俊虎;黃鎮宇;王智化;楊衛娟;張彥威;周志軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本實用新型是關于生物質能利用技術，特別涉及平板氣升環流式養藻光合反應器。

背景技術

微藻能源作為第三代生物燃料是國內外新能源領域的前沿研究熱點和高技術競爭焦點，而如何開發立體養藻反應器實現高密度養殖微藻、以顯著提高單位占地面積上的微藻生物質產量是當前的熱點和難點問題。設計光合生物反應器的關鍵限制因素之一是導光特性，一般可采取增加有效光強和反應器受光表面、改善氣液流動特性等方法。Orlando等對三種主流的養藻反應器（跑道池式、平板式、橫管式）進行了全生命周期的能量投入產出評價，指出跑道池式和平板式反應器具有較低的能耗。由于平板式反應器能夠大大降低占地面積，并且更易于藻液收獲分離，故在微藻能源領域具有較強的產業應用前景。

反應器內藻液流動可以從近壁區的強光狀態轉入中心區的弱光狀態，微藻細胞接受光強的不斷波動會引發一個光暗循環的閃光效應，閃光頻率對微藻細胞的光合作用生長具有較大影響。加強藻液流動混合有利于物質能量傳遞和導光作用，但是流速過大時剪切力會導致微藻細胞破裂。故有必要改進反應器結構和通氣方式等以優化藻液流場，利用閃光效應提高微藻細胞的光利用效率和生物質產量。

Perner對利用蠕動泵驅動液體通過多個橫向通道進行串聯式反復折流的平板光合反應器，采用Fluent軟件進行了流場計算和能耗分析，通過激光多普勒測量流場驗證了計算結果。Pruvost對一種微型環狀光合反應器采用Fluent軟件進行了流場計算，通過改變葉輪轉速獲得不同流場，通過粒子成像測速驗證了流場計算結果。但是以上兩種都不是氣升環流式的反應器，都沒有進行養藻試驗分析流場對生物質產量的影響。Yu對僅內置兩個垂直隔板的平板氣升環流式反應器采用CFX軟件進行了流場計算，將流場動力學參數和反應器結構與微藻生物質產量進行了關聯分析，但是沒有考慮微藻動態生長過程對反應器流場的影響，沒有考慮光強、CO₂和培養基等生長條件對微藻生物質產量的影響。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種能夠促進微藻生長閃光效應的新型反應器結構。為解決上述技術問題，本實用新型的解決方案是：

提供平板氣升環流式養藻光合反應器，包括隔板，所述平板氣升環流式養藻光合反應器為箱型結構，箱型結構包括頂部、底部、前墻、后墻和兩個側墻，頂部有一個直徑為3cm的開孔，用于藻液接種和作為培養中通入的氣體出口；平板氣升環流式養藻光合反應器的內部通過隔板分隔成三塊區域，分別為中心流上升區和兩個兩側流下降區；

所述隔板包括橫向隔板和垂直隔板；垂直隔板設有兩塊，分別與兩個側墻平行設置在平板氣升環流式養藻光合反應器的內部，兩塊垂直隔板的中間區域為中心流上升區，兩塊垂直隔板分別與兩個側墻形成的兩個區域為兩個兩側流下降區；中心流上升區內設置有至少兩組交叉導流橫向隔板組，每組交叉導流橫向隔板組包括兩塊橫向隔板，兩塊橫向隔板分別固定在前墻和后墻上，且保證相鄰兩塊橫向隔板分別固定在前墻和后墻上；在兩塊垂直隔板之間的平板氣升環流式養藻光合反應器的底部上，設有用于作為氣體分布器的玻璃砂芯。

作為進一步的改進，所述交叉導流橫向隔板組等距設置在中心流上升區內。

作為進一步的改進，所述橫向隔板的寬度相同，并使安裝在前墻上的橫向隔板與后墻之間留有2～5cm之間的距離，使安裝在后墻上的橫向隔板與前墻之間留有2～5cm之間的距離，并控制橫向隔板在垂直方向上的間距在5～20cm之間。

作為進一步的改進，平板氣升環流式養藻光合反應器還安裝有氣泵和玻璃轉子流量計，氣泵用于通過玻璃砂芯將氣體送入平板氣升環流式養藻光合反應器內，玻璃轉子流量計安裝在氣泵和玻璃砂芯之間，用于控制從玻璃砂芯進入平板氣升環流式養藻光合反應器的氣體流量。

作為進一步的改進，所述玻璃砂芯的直徑為1cm，且玻璃砂芯之間的間距在5～10cm之間。

作為進一步的改進，所述平板氣升環流式養藻光合反應器是透光率在80%以上的材質的反應器，透光率在80%以上的材料包括普通玻璃、鋼化玻璃、有機玻璃、塑料。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：