一种封闭管道式光合反应器制造技术

一种封闭管道式光合反应器，涉及一种用于培养微藻或其它光合生物的反应器。本封闭管道式光合反应器的结构，包括受光反应管道，藻液储液瓶和反应器动力系统，其动力系统采用风囊泵，按藻液储液瓶、受光反应管道的吸入管、风囊泵、受光反应管道的回流管，再到藻液储液瓶的顺序连接，其吸入管的输入端与藻液储液瓶连接，形成藻液循环回路，在所说的吸入管上连接有通气侧管。本发明专利技术成本低，能大幅度提高微藻产量，实现规模化生产。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于培养微藻或其它光合生物的反应器。
技术介绍
光合反应器(photobioreactor)，又称光生物反应器，通过藻液在封闭容器中流动或搅动，提高光合效率和产量，用于高效培养微藻或其它光合生物。而目前在生产中常用开放式培养池培养设施，采用开放的大池(水泥、PVC板、夯实的泥土等构成池底或池壁)培养微藻。光生物反应器由于系统的封闭性，与开放式培养池相比较，具有以下优点可避免或减轻其它藻类或敌害生物的污染，保持单种或优势种培养状态，保证产量和质量；反应器的光能利用率比开放式培养池显著提高，并可采用高密度培养模式，大幅度提高产量，降低采收成本；反应器中藻类所有细胞可均匀受光，避免开放池中的搅拌不充分而造成的表面细胞过饱和受光和下层细胞受光不足的情况，提高光合效率；可有效地控制培养条件，定向生产所需的目标产物；可避免培养物(如有毒藻类、转基因藻类、同位素标记藻类等)对环境产生不利或危害作用。光生物反应器存在的不足主要表现为系统的封闭性导致氧气和溶解氧大量积累，对生长代谢产生抑制或破坏作用；使藻液搅动或流动的动力系统对藻产生直接损伤；条件控制系统和材料成本高，因而限制了其规模的放大和产业化应用。目前有很多制式的光生物反应器，从光反应容器的形状可分为管道式、罐式、板式等，其中管道式光生物反应器，由于可以通过管道在空间上的自由延伸和折叠，大幅度提高受光面积和反应体积，因而较其它制式更容易进行规模化生产微藻，但仍然存在着动力系统(如离心泵、隔膜泵等)对藻细胞易造成直接损伤等缺点，而目前较为公认的气升式反应器，虽然可利用气体在管道中上升产生的举力带动藻液循环，减少了动力系统对藻液的直接损伤，但由于其管道反应器不能无限延伸，不能有效排除管道系统中所积累的氧，因而限制了其培养规模的扩大。在气升式反应器培养过程中，由于氧气的大量积累容易形成阻断藻液流动的气柱和粘附于管壁上面的氧气泡，而影响藻液的正常回流循环和均匀受光，特别是在强光下对培养物带来损伤和破坏，同时，管道内溶解氧的大量累积，也会对藻细胞产生抑制、损伤甚至破坏作用，生长效率也有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种能大幅度提高微藻产量，实现规模化生产，且成本低的封闭管道式光合反应器新结构。本封闭管道式光合反应器的结构，包括受光反应管道，藻液储液瓶和反应器动力系统，其特征在于以风囊泵作为反应器的动力系统，所说的受光反应管道分两部分，吸入管和回流管，其吸入管的输入端与藻液储液瓶连接，输出端与风囊泵的进液口连接，风囊泵的出液口与回流管的输入端连接，回流管的输出端再连接到藻液储液瓶，形成藻液循环回路，在所说的吸入管上连接有通气侧管。本光合反应器是这样工作的风囊泵开动后， 随着风囊的来回拉伸和收缩，藻液从储液瓶中经吸入管道进入风囊中，然后从风囊中被挤出，经回流管道流回储液瓶，使藻液在反应器中连续循环。为了及时排除管道中过量的溶解氧和氧气，在靠近吸入管上连接通气侧管，以使空气进入或添加二氧化碳，其中在照光期间，以空气和二氧化碳混合进入通气侧管的效果为佳。可以在反应器管道中插入一个三叉管，三叉管的一端接上通气侧管，另两端连通反应管，使空气、外源CO2或二者的混合物均匀地进入反应管中，补充CO2，增加反应管内的气体交换，减少溶解氧，排除氧气泡。所述的通气侧管可以为一管径在2mm以下的细管，也可以在通气侧管的末端接一管径在2mm以下的细管构成。所说的细管一般采用毛细管。本专利技术具有以下技术效果风囊泵对藻细胞没有直接损伤；风囊泵的能耗非常低；通过通气侧管源源不断地吸入空气或添加二氧化碳，降低反应器管道内氧气大量积累而带来的危害， 同时不会在管壁形成粘壁氧气泡和气柱，反而形成随藻液流动的气泡，增加管道内的气液交换，并使藻细胞均匀受光，降低溶解氧浓度，减少光抑制，从而大幅度提高产量；本专利技术可选用低成本的管道材料，而运转风囊泵的动力成本较低，利于产业化应用。附图说明图1为本专利技术的封闭管道式光合反应器的结构示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术实施例的结构细节作进一步的详细说明如图1所示，本光合反应器以风囊泵1作为光合反应器的动力系统，用直径为6毫米的塑料管道作为光反应管道，包括吸入管21和回流管22，吸入管21的输入端和回流管22的输出端插入于藻液储液瓶8之中，吸入管21输出端与风囊泵的进液口3连接，风囊泵的出液口4与回流管的输入端连接，形成藻液循环回路，在长达10米的吸入管21靠近藻液储液瓶部位，通过三叉管5接上一支侧枝玻璃毛细管6作为通气侧管。储液瓶加入1升浓缩的螺旋藻藻液7，藻液密度为3.2克/升，开动风囊泵，使藻液在反应器中连续循环培养。培养温度25-32℃，光强5000-50,000Lux，连续培养三天，平均单位体积产量达0.8克/升/天权利要求1.一种封闭管道式光合反应器，包括受光反应管道，藻液储液瓶和反应器动力系统，其特征在于以风囊泵(1)作为反应器的动力系统，所说的受光反应管道分两部分，吸入管(21)和回流管(22)，其吸入管的输入端与藻液储液瓶(8)连接，输出端与风囊泵的进液口连接，风囊泵的出液口与回流管的输入端连接，回流管的输出端再连接到藻液储液瓶(8)，形成藻液循环回路，在所说的吸入管(21)上连接有通气侧管。2. 根据权利要求1所述的封闭管道式光合反应器，其特征在于所述的通气侧管的末端接有一管径在2mm以下的细管。3.根据权利要求1所述的封闭管道式光合反应器，其特征在于所述的通气侧管为管径在2mm以下的细管。4.根据权利要求2或3所述的封闭管道式光合反应器，其特征在于所述的细管为毛细管。全文摘要一种封闭管道式光合反应器，涉及一种用于培养微藻或其它光合生物的反应器。本封闭管道式光合反应器的结构，包括受光反应管道，藻液储液瓶和反应器动力系统，其动力系统采用风囊泵，按藻液储液瓶、受光反应管道的吸入管、风囊泵、受光反应管道的回流管，再到藻液储液瓶的顺序连接，其吸入管的输入端与藻液储液瓶连接，形成藻液循环回路，在所说的吸入管上连接有通气侧管。本专利技术成本低，能大幅度提高微藻产量，实现规模化生产。文档编号C12M1/00GK1511941SQ0214979公开日2004年7月14日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年12月31日专利技术者向文洲, 何慧, 林坚士, 董俊德, 何妙娟, 吴伯堂, 曾呈奎 申请人:中国科学院南海海洋研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封闭管道式光合反应器，包括受光反应管道，藻液储液瓶和反应器动力系统，其特征在于以风囊泵（１）作为反应器的动力系统，所说的受光反应管道分两部分，吸入管（２１）和回流管（２２），其吸入管的输入端与藻液储液瓶（８）连接，输出端与风囊泵的进液口连接，风囊泵的出液口与回流管的输入端连接，回流管的输出端再连接到藻液储液瓶（８），形成藻液循环回路，在所说的吸入管（２１）上连接有通气侧管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：向文洲，何慧，林坚士，董俊德，何妙娟，吴伯堂，曾呈奎，
申请(专利权)人：中国科学院南海海洋研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]