微藻管式光生物反应器及其系统技术方案

本发明专利技术提供的微藻管式光生物反应器及其系统，属于生物工程领域。微藻管式光生物反应器包括搅拌循环机构，搅拌循环机构包括搅拌内部机构和搅拌外部机构，搅拌内部机构包括固定导杆和搅拌球，搅拌外部机构包括导轨、牵引带和引导磁块，搅拌球的与管道的内壁相切的一侧嵌设有被引导磁块，被引导磁块与引导磁块对应设置且能够通过管道导磁移动。微藻管式光生物反应系统包括微藻管式光生物反应器，排液口设置有自动阀门。微藻管式光生物反应器利用搅拌球的移动实现微藻的搅拌和循环，相比现有技术，大大减少了机械搅拌对微藻的机械损伤。微藻管式光生物反应系统进一步完善微藻管式光生物反应器。

【技术实现步骤摘要】
微藻管式光生物反应器及其系统
本专利技术涉及生物工程领域，具体而言，涉及微藻管式光生物反应器及其系统。
技术介绍
现有管式光生物反应器，存在以下的缺点：只采用了单一的机械泵作为循环动力，长时间的机械泵循环产生的机械剪切力对微藻细胞的伤害程度很大，很容易杀死藻细胞，不能够使其正常生长。藻液搅拌及循环目的是减少细胞间相互遮光作用及在生长过程中营养物和气体浓度在藻体周围形成均匀的浓度，有效排除光合作用中溶氧蓄积，防止藻体下沉及厌氧分解，提高光合作用效率，促进气液传质，加速藻的生长，是实现高密度培养，提高生物量产率的主要方法。然而，有些微藻如螺旋藻丝状体对过强的机械剪切作用耐受性差，易导致藻丝体断裂和死亡；又如雨生红球藻在生长条件适宜的情况下雨生红球藻以绿色带鞭毛的可游动细胞形态大量繁殖；在生长环境不利的情况下，绿色游动细胞逐渐丧失鞭毛，细胞壁加厚，形成红色包囊而大量积累虾青素，机械剪切作用会使雨生红球藻以绿色带鞭毛的可游动细胞形态受损伤，因此循环和搅拌装置应具有较低的机械剪切力。封闭式光生物反应器系统则多数采用气升式或泵循环等形式。气升循环由于剪切力小适合对剪切敏感的藻细胞培养，但用于大规模培养存在动力消耗大等问题，泵循环例如离心泵、转子泵，当泵工作时，藻细胞经过叶轮会不同程度地受到损害，特别是高速旋转的叶轮或转子会打断螺旋藻藻丝或藻细胞，培养液中藻液浓度越高，这种伤害就会越大，同时对藻的光合作用速率也会有不利影响。因此要研发新的循环输送装置取代各种泵循环。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供微藻管式光生物反应器，以减少机械搅拌对微藻的机械损伤。本专利技术的另一个目的在于提供微藻管式光生物反应系统，以进一步完善微藻管式光生物反应器。本专利技术是这样实现的：本专利技术提供的微藻管式光生物反应器，包括二氧化碳钢瓶、空气泵、气体混合室、管道阵列和搅拌循环机构，气体混合室设置有两个气体输入管和一个气体输出管，二氧化碳钢瓶和空气泵分别通过气体输入管与气体混合室连通，管道阵列设置有入口和排液口，气体输出管与管道阵列的入口连通；入口设置有气升管道，气升管道的顶端设置有封口，气升管道的底端与入口连通，入口设置有气体分布器，气体输出管穿过封口与气体分布器连接；搅拌循环机构包括搅拌内部机构和搅拌外部机构，搅拌内部机构包括设置于管道阵列的管道内部的固定导杆和搅拌球，固定导杆沿着管道阵列的管道的中心线设置，搅拌球滑动套设于固定导杆且与管道的内壁相切；搅拌外部机构包括设置于管道阵列的管道外部的导轨、牵引带和引导磁块，导轨沿着固定导杆的延伸方向设置，引导磁块滑动嵌设于导轨且与管道的外壁贴合，牵引带穿过引导磁块且位于导轨内；搅拌球的与管道的内壁相切的一侧嵌设有被引导磁块，被引导磁块与引导磁块对应设置且能够通过管道导磁移动。位于管道外部的引导磁块移动，位于管道内部的被引导磁块在磁性的作用下能够随着引导磁块移动，进而带动搅拌球沿着固定导杆移动。搅拌球沿着固定导杆移动的过程中，不断穿过微藻，从而能够对管道内的微藻起到搅拌的作用，搅拌球沿着固定导杆来回往复移动，不断的驱动微藻的移动以及实现对微藻的搅拌。由于搅拌球是球状，搅拌球的外侧壁为光滑的曲面，因此搅拌球在沿着固定导杆在管道内移动时，能够最大程度的减少对微藻的机械损伤。相比现有技术，搅拌对微藻的机械损伤大大减少了。进而减少细胞间相互遮光作用及在生长过程中营养物和气体浓度在藻体周围形成均匀的浓度,有效排除光合作用中溶氧蓄积，防止藻体下沉及厌氧分解，提高光合作用效率，促进气液传质，加速藻的生长。同时，空气泵启动，气体分布器产生气泡，利用气泡的浮力带动藻液在管道中循环流动，起到辅助搅拌球使培养液在整个培养装置中加速循环流动，同时起到清洗管道内壁沉积的藻细胞的作用。气升管道在培养初期可以充当种子培养罐，活化藻种。进一步地，管道阵列包括多个管道，相邻的两个管道之间通过活接接头连接，活接接头的外部的导轨内设置有支撑滑轮，牵引带穿过支撑滑轮。进一步地，牵引带为封闭圈绳，管道阵列的入口的外侧设置有主动滑轮，管道阵列的排液口的外侧设置有从动滑轮，封闭圈绳套设于主动滑轮和从动滑轮的外侧；牵引带包括并排位于主动滑轮和从动滑轮之间的第一段引绳和第二段引绳，第一段引绳和第二段引绳均穿过引导磁块，第一引绳活动穿设于引导磁，第二引绳与引导磁块固定。进一步地，管道阵列包括多个管道，相邻的两个管道之间通过活接接头连接，每个管道对应设置一个搅拌循环机构。进一步地，每个管道对应设置有一个固定导杆，固定导杆的两端分别弯折形成阻挡部，每个阻挡部分别固定于管道的一端。进一步地，固定导杆设置有引导滑槽，搅拌球设置有穿设孔和设置于穿设孔的内壁的球状滑块，固定导杆活动穿设于穿设孔，球状滑块滑动嵌设于引导滑槽。进一步地，管道阵列的管道的与搅拌球相切的内壁设置有引导轨，搅拌球的外侧壁与引导轨抵接。进一步地，管道阵列分为两个部分，分别为第一阵列和第二阵列，第一阵列由可见光的管道连接而成，第二阵列由不可见光的管道连接而成。进一步地，微藻管式光生物反应器还包括驱动电机，驱动电机与主动滑轮轴连接。一种微藻管式光生物反应系统，包括微藻管式光生物反应器，排液口设置有自动阀门。本专利技术的有益效果：微藻管式光生物反应器利用搅拌球的移动实现微藻的搅拌和循环，相比现有技术，大大减少了机械搅拌对微藻的机械损伤。微藻管式光生物反应系统进一步完善微藻管式光生物反应器。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的微藻管式光生物反应器的第一种结构的整体结构示意图；图2图1中A的局部放大图；图3为图1所示的微藻管式光生物反应器中搅拌球和固定导杆的装配示意图；图4图1中A1的局部放大图；图5图1中A2的局部放大图；图6图1中A3的局部放大图；图7图1所示的微藻管式光生物反应器中被引导磁块与牵引绳的装配示意图；图8为本专利技术实施例提供的微藻管式光生物反应器的第二种结构的整体结构示意图；图9为图8中B的局部放大图。图标：100-二氧化碳钢瓶；101-空气泵；102-气体混合室；103-管道阵列；104-搅拌循环机构；105-气体输入管；106-气体输出管；107-入口；108-排液口；109-搅拌内部机构；200-搅拌外部机构；201-固定导杆；202-搅拌球；203-导轨；204-牵引带；205-引导磁块；206-被引导磁块；207-管道；208-活接接头；209-支撑滑轮；300-主动滑轮；301-从动滑轮；302-第一段引绳；303-第二段引绳；304-阻挡部；305-引导滑槽；306-穿设孔；307-球状滑块；308-引导轨；309-气升管道；400-气体分布器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微藻管式光生物反应器，其特征在于，包括二氧化碳钢瓶、空气泵、气体混合室、管道阵列和搅拌循环机构，所述气体混合室设置有两个气体输入管和一个气体输出管，所述二氧化碳钢瓶和所述空气泵分别通过所述气体输入管与所述气体混合室连通，所述管道阵列设置有入口和排液口，所述气体输出管与所述管道阵列的所述入口连通；所述入口设置有气升管道，所述气升管道的顶端设置有封口，所述气升管道的底端与所述入口连通，所述入口设置有气体分布器，所述气体输出管穿过所述封口与所述气体分布器连接；所述搅拌循环机构包括搅拌内部机构和搅拌外部机构，所述搅拌内部机构包括设置于所述管道阵列的管道内部的固定导杆和搅拌球，所述固定导杆沿着所述管道阵列的所述管道的中心线设置，所述搅拌球滑动套设于所述固定导杆且与所述管道的内壁相切；所述搅拌外部机构包括设置于所述管道阵列的所述管道外部的导轨、牵引带和引导磁块，所述导轨沿着所述固定导杆的延伸方向设置，所述引导磁块滑动嵌设于所述导轨且与所述管道的外壁贴合，所述牵引带穿过所述引导磁块且位于所述导轨内；所述搅拌球的与所述管道的内壁相切的一侧嵌设有被引导磁块，所述被引导磁块与所述引导磁块对应设置且能够通过所述管道导磁移动。...

【技术特征摘要】
1.一种微藻管式光生物反应器，其特征在于，包括二氧化碳钢瓶、空气泵、气体混合室、管道阵列和搅拌循环机构，所述气体混合室设置有两个气体输入管和一个气体输出管，所述二氧化碳钢瓶和所述空气泵分别通过所述气体输入管与所述气体混合室连通，所述管道阵列设置有入口和排液口，所述气体输出管与所述管道阵列的所述入口连通；所述入口设置有气升管道，所述气升管道的顶端设置有封口，所述气升管道的底端与所述入口连通，所述入口设置有气体分布器，所述气体输出管穿过所述封口与所述气体分布器连接；所述搅拌循环机构包括搅拌内部机构和搅拌外部机构，所述搅拌内部机构包括设置于所述管道阵列的管道内部的固定导杆和搅拌球，所述固定导杆沿着所述管道阵列的所述管道的中心线设置，所述搅拌球滑动套设于所述固定导杆且与所述管道的内壁相切；所述搅拌外部机构包括设置于所述管道阵列的所述管道外部的导轨、牵引带和引导磁块，所述导轨沿着所述固定导杆的延伸方向设置，所述引导磁块滑动嵌设于所述导轨且与所述管道的外壁贴合，所述牵引带穿过所述引导磁块且位于所述导轨内；所述搅拌球的与所述管道的内壁相切的一侧嵌设有被引导磁块，所述被引导磁块与所述引导磁块对应设置且能够通过所述管道导磁移动。2.根据权利要求1所述的微藻管式光生物反应器，其特征在于，所述管道阵列包括多个所述管道，相邻的两个所述管道之间通过活接接头连接，所述活接接头的外部的导轨内设置有支撑滑轮，所述牵引带穿过所述支撑滑轮。3.根据权利要求2所述的微藻管式光生物反应器，其特征在于，所述牵引带为封闭圈绳，所述管道阵列的所述入口的外侧设置有主动滑轮，所述管道阵列的所述排液口的外侧设置有从动滑轮，所述封闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞，袁罡，沈緐，陈礼新，
申请(专利权)人：江西电力职业技术学院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江西,36