管排式光生物反应器制造技术

本申请提供了一种管排式光生物反应器，其包括n×m个管排组件，n个管排组件在一个方向上并排布置并且被并联连接构成一管排组件组，m个所述管排组件组在所述一个方向上并排布置并且被串联连接构成所述管排式光生物反应器，其中，每个管排组件包括在所述一个方向上并排布置的p个水平放置的反应管，其中，n大于等于1，m大于等于2，且p大于等于2。本申请还提供了用于前述管排式光生物反应器中的反应管。

【技术实现步骤摘要】
管排式光生物反应器
本申请总体上涉及用于培养光合微生物或光合植物组织细胞的光生物反应器领域，具体涉及一种培养光合生物的卧式管排光生物反应器及其所用管排组件。
技术介绍
微藻细胞富含糖、蛋白质、脂肪、维生素、色素、生物活性物质、和微量元素等多种高附加值的生物物质，正在成为人类食品、医药、染料、精细化工领域的重要材料来源，具有广阔的应用前景。 微藻规模化培养的核心是光生物反应器，目前主要有开放式培养系统和封闭式培养系统两种方式。 开放式培养系统开发较早、应用最普遍。但光能利用率低、受外界环境因素影响大、易被污染、水分蒸发大。代表性的开放式光生物反应器有跑道式培养池、圆形培养池等。 相较于开放式培养系统，封闭式培养系统不容易受污染、节约水资源、光能利用率高、温度易于控制、用水量较低、水蒸发量较小、细胞密度高，但投资成本高，用电较高(培养液流动/搅动，温度控制等)。封闭式光生物反应器系统通常由玻璃或塑料制成的透明管或容器构成，通过泵或者压缩空气来完成培养物的混合。 然而，作为封闭式光生物反应器系统的一个示例的管状光生物反应器在提高藻类生物生产力的同时具有其自身的缺点。比如，管状光生物反应器的各管之间通过法兰连接，管之间间距较大，使得培养相同量的微藻使用的光生物反应器体积较大，同时法兰数目众多，连接点数目多，发生渗漏的可能性高。 另外，存在一种蛇形管光生物反应器，其主要通过管件弯曲制成，由于刚性材料的管的弯曲具有最小弯曲半径，所以这种结构的光生物反应器也很浪费空间。
技术实现思路
本专利技术通过提供卧式管排光生物反应器而克服了前述缺点中的一个或多个。 为此目的，本申请提供了一种管排式光生物反应器，其包括η X m个管排组件，η个管排组件在一个方向上并排布置并且被并联连接构成一管排组件组，m个所述管排组件组在所述一个方向上并排布置并且被串联连接构成所述管排式光生物反应器，其中，每个管排组件包括在所述一个方向上并排布置的P个水平放置的反应管，其中，η大于等于l，m大于等于2，且P大于等于2。 根据一个可选实施例，各管排组件具有相同的反应管长度，同一个管排组件的各反应管在该管排组件长度方向的相邻的两端各共用一个连接接头。 根据一个可选实施例，每一个管排组件的每个反应管由单一管段构成，且每个管排组件通过内壁分布的加强筋将其分为至少2个空间，优选3个或4个空间，每个被分隔的空间形成反应管的结构。通过这样的结构不仅可以起到加强支撑的作用，同时还可以大大提高空间的利用率，减少法兰等连接部件的使用，提高反应器的微藻产量。 加强筋的布置可以是均布也可以是不均匀布置，加强筋的角度通常为垂直于管壁，也可为具有一定角度，该角度为0°?90°之间，优选30°、45°、60°，通过该角度的变化，可以实现对藻液流体的状态的改变，形成湍流，利于藻液充分接受光照，提高产量。 根据一个可选实施例，每一个管排组件的每一个反应管由多个管段串联连接而成，同一个管排组件的各反应管的相应管段在所述一个方向上对齐。 根据一个可选实施例，每一个管排组件的每一个反应管的相邻两个串联连接管段通过焊接、机械固定、粘接、熔合等连接方式固定，或者每一个管排组件的每一个反应管的相邻两个串联连接管段经由单独的连接接头相连接，对于同一管排组件的所有反应管来说，在所述一个方向上相对应的、每一个反应管的相邻两个串联连接管段共用一个连接接头。 根据一个可选实施例，不同管排组件中的反应管的串联连接的相邻管段之间的连接位置在所述一个方向上对齐或错开。 根据一个可选实施例，在流体流动方向上的最上游的管排组件组的上游设有向该管排组件组的各反应管输入流体的流体分配器，在彼此串联连接的相邻两个管排组件组之间设有的集液换向结构，用于使所述彼此串联连接的相邻两个管排组件组中的一个管排组件组的各反应管中的流体汇集并且将汇集的流体重新分配到所述彼此串联连接的相邻两个管排组件组中的另一个管排组件组的各反应管中，在最下游的管排组件组的下游设有用于排出流体的流体收集器。通过上述结构，可以实现对藻液的更大批量地输送，提高藻液的循环生产效率。 根据一个可选实施例，所述集液换向结构是侧面具有多个端口，水平断面呈圆形、椭圆、矩形或多边形的柱状结构。 根据一个可选实施例，所述管排式光生物反应器的反应管具有内长度大于等于150mm且内宽度大于等于30mm的矩形横截面形状，或者具有内径大于等于150mm的圆形横截面形状，或者具有长轴大于等于150mm且短轴大于等于30mm的椭圆形横截面形状，或具有相同尺寸的近似形状。 根据一个可选实施例，η大于等于2，m大于等于3，p大于等于3。 根据一个可选实施例，所述一个方向是竖直方向或水平方向。 根据一个可选实施例，所述管排式光生物反应器包括用于支撑所述管排式光生物反应器的机械支撑结构。 根据一个可选实施例，所述管排组件组为直线式的、非直线式的、弯曲式、折线型、Z字形或其它形式。 根据一个可选实施例，所述管排式光生物反应器用于微藻培养、节能减排、废水处理领域或用于建筑领域。 根据本申请的管排式光生物反应器，安装简单、结构紧凑，减少大量管间接头(法兰)、减少占地面积、提高光能利用效率、增加微藻生物质产量，同时能够最大限度的利用空间，提高微生物培养的生产力。 【附图说明】 图1示出了根据本申请的管排式光生物反应器的一个实施方案的示意图。 图2a示出了根据本申请的管排式光生物反应器的另一个实施方案的俯视图。 图2b示出了图2a中的管排式光生物反应器沿着图2a中的虚线截取的部分的正视图。 【具体实施方式】 下面参考附图描述本申请的优选实施例，除非特别指出，相同或功能相似的元件和装置具有相同的参考标记。 在本说明书中，术语“包括”或“具有”是开放性术语，是指不排外性地包括后面列举的部件、元件或特征，即，除了包括后面列举的部件、元件、特征之外，还可能包括其它的部件、兀件、特征。 在本说明书中，被包含的部件、元件或特征前面没有数量词修饰不能理解为只包括一个这种部件、元件或特征，而是没有限制这些部件、元件或特征的数量，即可能包含一个或多个这种部件、元件或特征。 另外，在参考附图具体描述根据本申请的管排式光生物反应器之前，先定义几个与方向有关的术语，“左”、“右”、“上”和“下”均是相对于面对着附图的观察者而言的。 在本申请中，管排式光生物反应器主要用于光合微生物和光合植物组织细胞培养领域，微生物例如可以是微藻等。本说明书中的“流体”是指用于光合微生物或光合植物组织细胞培养的培养液，例如可以是用于培养微藻的培养液。 下面参考图1详细描述根据本申请的管排式光生物反应器10的一种可行实施方案。 总体上，根据本申请的管排式光生物反应器包括在竖直方向上相互堆叠并排布置的m个管排组件组，每个管排组件组包括在竖直方向上相互堆叠并排布置的η个管排组件，每个管排组件包括在竖直方向上相互堆叠并排布置的P个水平反应管。 m个管排组件组之间串联连接，每个管排组件组中的η个管排组件之间并联连接，每个管排组件中的P个水平反应管之间并联连接。流体在串联连接的相邻两个所述组中成换向流动，流动方向为0-180度之间，例如成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管排式光生物反应器，其包括n×m个管排组件，n个管排组件在一个方向上并排布置并且被并联连接构成一管排组件组，m个所述管排组件组在所述一个方向上并排布置并且被串联连接构成所述管排式光生物反应器，其中，每个管排组件包括在所述一个方向上并排布置的p个水平放置的反应管，其中，n大于等于1，m大于等于2，且p大于等于2。

【技术特征摘要】
1.一种管排式光生物反应器，其包括nXm个管排组件，η个管排组件在一个方向上并排布置并且被并联连接构成一管排组件组，m个所述管排组件组在所述一个方向上并排布置并且被串联连接构成所述管排式光生物反应器，其中，每个管排组件包括在所述一个方向上并排布置的P个水平放置的反应管，其中，η大于等于1，m大于等于2，且P大于等于2。2.根据权利要求1所述的管排式光生物反应器，其中，各管排组件具有相同的反应管长度，同一个管排组件的各反应管在该管排组件长度方向的相邻两端各共用一个连接接头。3.根据权利要求2所述的管排式光生物反应器，其中，每一个管排组件包含至少一个反应管的结构，每个反应管由单一管段构成，且每个管排组件通过内壁分布的加强筋将其分为多个空间，形成反应管结构。4.根据权利要求2所述的管排式光生物反应器，其中，每一个管排组件的每一个反应管由至少2个管段串联连接而成，同一个管排组件的各反应管的相应管段在所述一个方向上对齐。5.根据权利要求4所述的管排式光生物反应器，其中，每一个管排组件的每一个反应管的相邻两个串联连接管段通过焊接、机械固定、粘接、熔合连接，或者每一个管排组件的每一个反应管的相邻两个串联连接管段经由单独的连接接头相连接，对于同一管排组件的所有反应管来说，在所述一个方向上相对应的、每一个反应管的相邻两个串联连接管段共用一个连接接头。6.根据权利要求5所述的管排式光生物反应器，其中，不同管排组件中的反应管的串联连接的相邻管段之间的连接位置在所述一个方向上对齐或错开。7.根据权利要求1-6中任一所述的管排式光生物反应器，其中，在流体流动方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡强，杜长雷，张嗣忆，
申请(专利权)人：国家开发投资公司，中国电子工程设计院，
类型：发明
国别省市：北京;11