[發明專利]一種基于導光載體的多層堆疊吸附式微藻生物膜光生物反應器

在審

• 申請號: 202010547823.1
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111647501A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 孫亞輝;姜小祥;俞國濤;戴傳超;謝韜晉;吳雨青;胡珺;王運軍;段紫陽
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/12;C12R1/89
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發明提供了一種基于導光載體的多層堆疊吸附式微藻生物膜光生物反應器，主要由多層堆疊的固體導光板組成，每層固體導光板左側安裝LED燈條，除左側端面和下表面外的其余表面均粘貼高光反射率的反光膜；固體導光板上表面自下而上依次平鋪放置多孔材質的液體培養基源層、微孔濾膜、微藻生物膜。多層堆疊的固體導光板置于反應器支架上，相鄰導光板間以支架分隔，支架左側設有液體培養基入口，右側設有液體培養基出口。本發明利用導光板作為光源傳輸、轉化介質和吸附式微藻生物膜載體，并實現多層堆疊培養微藻細胞，提高單位占地面積微藻生物質產量。

技術領域

本發明涉及一種微藻光生物反應器，尤其涉及一種吸附式生物膜光生物反應器。

背景技術

微藻光合固碳及能源化利用技術因具有高效減排溫室氣體CO₂、生產生物燃料的雙重效果而成為當前國內外學者關注的熱點。微藻的光合固碳生長過程是通過光合作用實現的，具體而言，在光能的驅動下，微藻細胞通過光合作用將CO₂和水轉化為油脂、蛋白質、糖類等有機物，將光能以化學能的形式儲存在微藻細胞內。微藻的光自養生長是在光生物反應器中進行的，同時，光生物反應器為微藻細胞的光合生化轉化過程提供適宜的光照、溫度、CO₂、氮源、磷源等環境條件。因此，高效的光生物反應器是實現微藻光合固碳及能源化利用技術的關鍵。

現階段，根據微藻細胞在反應器培養腔室內的運動狀態，可將現有的微藻光生物反應器分為懸浮式和固定化生物膜式兩種。懸浮式微藻光生物反應器是當前主流的反應器形式，其特點是微藻細胞懸浮在液體培養基中。然而，由于懸浮式反應器內微藻生物質產量較低（低于10 g L^-1），使得最終微藻生物質的采收成本和能耗較大，極大地限制了懸浮式微藻光生物反應器的發展和應用。相比之下，微藻固定化生物膜培養技術因水資源需求量低、便于采收等優點而得到國內外學者的廣泛關注。所謂固定化生物膜培養是指在合適的生長載體上，利用物理或者化學方法將游離的活性微藻細胞固定，并維持微藻細胞活性狀態的一項生物技術。

吸附式微藻生物膜培養技術是固定化生物膜培養技術中的一種，是指通過靜電作用或者其他相互作用力（如表面張力、范德華力、黏附力等）將微藻細胞以生物膜的形式固定在固體載體表面，微藻生物膜內的藻細胞通過光合作用分裂增殖，生物膜厚度增加。吸附式微藻生物膜技術具有操作簡便、營養物質傳質阻力小等優點。然而，現階段的吸附式微藻生物膜光生物反應器面臨著占地面積大、單位占地面積微藻生物質產量低等瓶頸問題，這是由于為了保證吸附在固體載體表面的微藻生物膜能夠接受到充足的光照，吸附式微藻生物膜光生物反應器內的微藻生物膜吸附載體多采用水平單層布置方式。盡管采用固體生物膜吸附載體多層排布的方式可提高單位占地面積的微藻生物膜產量，但是頂層生物膜吸附載體下方的微藻生物膜受光問題難以解決，限制了該技術的發展。

因此，需要一種多層排布的吸附式微藻生物膜光生物反應器，滿足每一層生物膜光照都均勻、充足的要求，以提高單位占地面積生物質產量。

發明內容

本發明將固體導光板引入微藻生物膜光生物反應器，提供一種基于導光載體的多層堆疊吸附式微藻生物膜光生物反應器，以提高單位占地面積生物質產量。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種基于導光載體的多層堆疊吸附式微藻生物膜光生物反應器，主要由多層堆疊的固體導光板組成，每層固體導光板左側安裝LED燈條，上表面自下而上依次平鋪放置多孔材質的液體培養基源層、微孔濾膜、微藻生物膜；多層堆疊的固體導光板置于反應器支架上，相鄰導光板間以支架分隔，支架左側設有液體培養基入口，右側設有液體培養基出口。