内循环柱式光反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种内循环柱式光反应器。内循环柱式光反应器包括透明筒体，所述透明筒体内设置有隔板，所述隔板将所述透明筒体的下部分隔成大小相等的两个腔室；所述透明筒体的底端密封连接有底板，所述底板上位于所述隔板的两侧分别设置有一个液体循环孔；所述底板的下部设置有三通管，两个所述腔室通过所述三通管相连通；所述三通管与液体进出通道相连；所述三通管靠近所述底板的其中一个支管上设置有通气组件；所述透明筒体的顶端连接有顶盖，所述顶盖上设置有出气组件。本装置能提高二氧化碳供应，及时去除培养液中的分子氧；同时，降低培养过程的能耗，提高反应器中的气体分布均匀度，保证藻细胞充分搅动，以及降低反应器的运行成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种内循环柱式光反应器。内循环柱式光反应器包括透明筒体，所述透明筒体内设置有隔板，所述隔板将所述透明筒体的下部分隔成大小相等的两个腔室；所述透明筒体的底端密封连接有底板，所述底板上位于所述隔板的两侧分别设置有一个液体循环孔；所述底板的下部设置有三通管，两个所述腔室通过所述三通管相连通；所述三通管与液体进出通道相连；所述三通管靠近所述底板的其中一个支管上设置有通气组件；所述透明筒体的顶端连接有顶盖，所述顶盖上设置有出气组件。本装置能提高二氧化碳供应，及时去除培养液中的分子氧；同时，降低培养过程的能耗，提高反应器中的气体分布均匀度，保证藻细胞充分搅动，以及降低反应器的运行成本。【专利说明】内循环柱式光反应器
本专利技术涉及微藻培养相关技术设备领域，具体的说，是涉及一种内循环柱式光反 应器。
技术介绍
微藻可以利用光能和C02合成蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机组分，在地球的碳 素循环和能量循环中发挥重要作用。某些种类的微藻富含多不饱和脂肪酸、活性多糖和天 然色素等高值生物活性物质，因此成为食品、饲料、燃料和医药等领域的重要材料来源。 目前，在全球范围内，微藻生物技术已经迅速形成了一条规模巨大的完整产业链， 其中的规模培养是重要环节。为承载微藻的生长，研究者专利技术了跑道式培养池、圆池、管道 式光生物反应器、平板式光反应器等多种开放或密闭的反应器。不同反应器在比表面积、容 积比、物料交换速率、密闭程度、制造成本等方面区别明显，从而对微藻培养过程中对光能、 二氧化碳和其他营养的利用速率，单位占地面积的微藻培养体积，以及是否易于产生污染 等多方面产生影响。管道光反应器具有比表面积大、容积比大、不易污染、物料交换效率高、 易于工艺放大等优点，培养微藻的生物质产率更高，有效生物成分的积累也更容易控制，因 而广泛用于微藻的工业化培养。 由于大多数微藻属于光合自养生物，适宜的光照、碳供应和其他营养元素是其生 长的关键因素。传统的水平式和螺管式管道光反应器系统中，在光和营养物质供给方面存 在一些弊端。一方面，水平式和螺管式管道光反应器系统中通常采用储液罐集中通气的方 式供碳，但是这一方式下的反应器中藻细胞的二氧化碳和氧气的交换速率往往受到管道长 度的限制，过长的管道可能导致微藻生长出现二氧化碳供应不足和氧过量富集的氧化胁 迫;另一方面，为扩大规模通常会提高管道半径，而这一操作会大大降低反应器中的光透过 性，导致微藻生长过程中出现光限制。 此外，为提高物料交换速率和保持藻细胞的均匀悬浮，通常采用栗送的方式实现 培养液进出和在管道内的流动，培养液栗送量大、能耗高，且水栗的机械剪切易对藻细胞产 生损伤。与之相比，柱式反应器中采用气升式曝气装置，上升的气泡流一方面使培养液能够 混合良好并使藻细胞保持良好悬浮，另一方面强化了气泡中二氧化碳向培养液中的溶解传 递以及培养液中藻细胞光合生长产生的氧气向气泡的传递，从而实现了补碳排氧;但是这 种立柱式管道反应器在实际应用于微藻规模培养时仍然存在一些问题，比如： 1、传统的立柱式反应器均使用从顶端插入一根通气管及(或)曝气元件来曝气，藻 细胞容易粘附在这些部件之上导致难于清洗； 2、传统的柱式反应器需要通入较大流量的混合气体使藻液混合均匀。这个既导致 气体的浪费，也使得藻细胞所受剪切力过大，导致藻细胞容易破碎和贴壁。此外，这也使得 供气装置需要更高的供气参数(或更多供气设备）以满足大批量柱式反应器生产所需。 综上所述，有必要设计一种新的装置，来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种内循环柱式光反应器。本 装置能减少二氧化碳供应，及时去除培养液中的分子氧；同时，降低培养过程的能耗，提高 反应器中的气体分布均匀度，保证藻细胞充分搅动，以及降低反应器的运行成本。 为了达成上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 内循环柱式光反应器，包括两端开口的圆柱形透明筒体，所述透明筒体内沿轴向 设置有隔板，所述隔板的底端面与所述透明筒体的底端面相平齐，所述隔板的顶端面低于 所述透明筒体的顶端面，所述隔板将所述透明筒体的下部分隔成大小相等的两个腔室； 所述透明筒体的底端密封连接有底板，所述隔板的底端亦与所述底板连接，所述 底板上位于所述隔板的两侧分别设置有一个液体循环孔;所述底板的下部设置有三通管， 所述三通管靠近所述底板的两个支管分别对应连接所述底板上的两个液体循环孔，两个所 述腔室通过所述三通管相连通;所述三通管远离所述底板的支管与液体进出通道相连;所 述三通管靠近所述底板的其中一个支管上设置有通气组件；所述透明筒体的顶端可拆卸连接有顶盖，所述顶盖上设置有出气组件。 优选的，所述通气组件包括设置于所述三通管的相应支管内的气泡石，所述气泡 石连接有通气管，所述通气管上设置有通气止水元件。其中，气泡石可以采用微型塑料气泡 石。 优选的，所述通气止水元件为单向阀或防水透气膜，当然也可以采用其他部件实 现其功能。 优选的，所述气泡石设置于所述三通管的相应支管内靠近所述底板的位置。优选的，所述出气组件包括设置于所述顶盖上的出气孔，所述出气孔连接有倒"U" 形出气管。 作为另一种优选方案，所述出气组件可以包括设置于所述顶盖上的出气孔，所述 出气孔连接有出气支管，所述出气支管连接有出气软管。 优选的，所述底板与所述透明筒体为焊接、粘接或通过密封圈密闭连接。 优选的，所述透明筒体的顶端外周面设置有外螺纹，所述顶盖的周缘底部延伸设 置有连接套，所述连接套的内周面设置有与所述外螺纹适配的内螺纹，所述顶盖与所述透 明筒体通过螺纹紧密连接。 优选的，所述隔板为透明板，所述隔板的高度比所述透明筒体的高度低10~15cm。 优选的，所述三通管为透明或半透明管，所述三通管的形状为"U"形或?'形。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是： (1)透明筒体中间有隔板，在上升气流的带动下，极容易实现培养液在筒体中的内 循环;藻细胞被上升气流和循环液流搅拌与混合，大大提高了二氧化碳的吸收和传质效率。 (2)可以大大的降低通气的气量和C〇2的含量，细胞所受剪切力变小，且上升气泡 在筒体上端破灭减少，减少了藻细胞在反应器上端的粘壁。 (3)顶盖的特殊设计既降低了筒体中的培养液外来污染的概率，同时有利于通入 气体的无阻碍排出，从而使培养液中藻细胞光合作用产生的分子氧气体逸出，避免藻细胞 遭受氧胁迫的抑制。 (4)本专利技术提供的反应器构造简单，易于安装和拆卸。 (5)本专利技术的反应器单元可以单独进行藻类培养用于科研或生产需要，也可以通 过提高反应器单元的数目扩大规模用于藻类的大量培养，规模放大简单易行。【附图说明】 以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中： 图1是本专利技术实施例的结构示意图； 图2是本专利技术中三通管的结构示意图； 图3是本专利技术中顶盖的结构示意图； 图4是本专利技术中透明筒体的结构示意图； 图5是本专利技术中底板的结构示意图。其中：I-顶盖；11-连接套；2-透明筒体;3-隔板;4-底板;41-液体循环孔;5-二通 管;51-第一支管;52-第二支管;6-通气组件;61-气泡石;62-通气管;63-空气逆止阀；7-出 气组件;71 -出气孔;72-倒"U本文档来自技高网...

【技术保护点】
内循环柱式光反应器，其特征在于：包括两端开口的圆柱形透明筒体，所述透明筒体内沿轴向设置有隔板，所述隔板的底端面与所述透明筒体的底端面相平齐，所述隔板的顶端面低于所述透明筒体的顶端面，所述隔板将所述透明筒体的下部分隔成大小相等的两个腔室；所述透明筒体的底端密封连接有底板，所述隔板的底端亦与所述底板连接，所述底板上位于所述隔板的两侧分别设置有一个液体循环孔；所述底板的下部设置有三通管，所述三通管靠近所述底板的两个支管分别对应连接所述底板上的两个液体循环孔，两个所述腔室通过所述三通管相连通；所述三通管远离所述底板的支管与液体进出通道相连；所述三通管靠近所述底板的其中一个支管上设置有通气组件；所述透明筒体的顶端可拆卸连接有顶盖，所述顶盖上设置有出气组件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭小伟，
申请(专利权)人：彭小伟，
类型：发明
国别省市：山东;37