一种可折叠立体螺旋式光生物反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种可折叠立体螺旋式光生物反应器，属于微藻培养技术领域。包括集液槽，其内壁设有反光层，用于盛装微藻培育的培养液；主轴，垂直安装在集液槽中间，并与集液槽可转动连接；主轴上设置有按照高度递增而形状由大变小的立体螺旋培养单元，立体螺旋培养单元由立体螺旋状的导光板构成；主轴在位于立体螺旋培养单元上方设有梯形溢流堰，溢流堰通过设置在主轴内的进水管连接位于主轴底端集液槽内的潜水泵；光源装置，光源装置沿主轴侧壁上的螺旋状灯槽依次设置；垂直轴风力驱动装置，设有垂直轴风轮、齿轮变速器、电机和蓄电池。本发明专利技术净化空气、污水的同时，收获高附加值的藻类生物质，并可利用风能培养微藻，降低了培养和净化成本。

A Foldable Stereo Helical Photobioreactor

The invention discloses a foldable three-dimensional helical photobioreactor, which belongs to the technical field of microalgae culture. Including a liquid collecting tank, whose inner wall is equipped with a reflective layer for holding the culture liquid for microalgae cultivation; the spindle is vertically installed in the middle of the liquid collecting tank and rotatably connected with the liquid collecting tank; the spindle is equipped with a three-dimensional spiral culture unit, which is made up of a three-dimensional spiral light guide plate, and the spindle is located in a three-dimensional spiral culture unit. A trapezoidal overflow weir is arranged above the main shaft, and the overflow weir connects the submersible pump located in the liquid collecting tank at the bottom of the main shaft through the intake pipe arranged in the main shaft; the light source device, the light source device is arranged in turn along the spiral light groove on the side wall of the main shaft; the vertical axis wind drive device is provided with a vertical axis wind wheel, a gear transmission, a motor and a storage battery. The invention purifies air and sewage, while harvesting algae biomass with high added value, and can use wind energy to cultivate microalgae, thereby reducing the cost of cultivation and purification.

【技术实现步骤摘要】
一种可折叠立体螺旋式光生物反应器
本专利技术涉及微藻培养
，特别是一种可折叠立体螺旋式光生物反应器。
技术介绍
微藻是光能自养型生物，广泛分布在地球上的淡水、海洋和各种土壤里，具有生长迅速、光合效率高、适应性强、无性繁殖等特点。微藻可利用光能、CO2、废水中的有机碳、氨氮、有机磷等物质为碳源、氮源和磷源，并吸附重金属净化废水；也可吸收大气中的CO2等气体作为自身代谢碳源，产生O2来固定CO2净化空气；同时微藻中含多种高附加值生物活性物质，如多不饱和脂肪酸、藻类多糖、藻蓝素、虾青素、胡萝卜素等，具有抗生素、抗心血管疾病、增强免疫力、抗肿瘤、抗辐射、抗突变和抗艾滋病等药用价值和保健功能，对人类的疾病有预防、治疗和保健功能。微藻作为饲料、医疗、生物工程、食品、轻化工、生物燃料等行业的重要原料，其产业化生产与利用愈发为人们所重视。微藻规模化培养是制约微藻产业化发展的重要因素。微藻可与污水和工业废气的处理相结合，在处理污水和工业废气的同时合成高附值物质，降低培养成本。目前培养微藻的光生物反应器如柱状、管状、平板式、复合型、仿生塔型、薄膜袋式、光导纤维式等，能够利用养殖废水、城市生活污水和工业废水进行微藻培养和收获的反应器还比较少，本专利技术将污水处理厂的生物池出水和污染的池塘静水作为微藻的培养液，以空气中的CO2作为碳源，生物固碳并产生O2，收获藻类的生物质。授权公告号为CN102250756B的专利技术专利公开了发散式冷光源立体微藻培养光反应器，所述反应器为透明光材料的椭球形容器，底部为圆弧形，发散式冷光源为带动力驱动的蓄电式光源，可向四周均匀发光放入反应器后，在运动过程中由于不断与反应器壁碰撞而进行无规则运动，反射材料铺设在光反应器底部，通过反射形成新的光源，提高光的利用效率。目前，研究方向主要为探究微藻的培养方法主要是一味的增强光照强度和各种配比的废水对微藻培养进行耦合，对于实际情况中在室外存在的光抑制、光强的自动调节、美观及生物固碳方面研究的还相对较少，而且，大部分光生物反应器占地面积较大，不能折叠收缩，对光照的利用率较小，且不能利用风能、光能等清洁能源作为生物反应器的供能与运作，且用作污水处理和净化大气方面研究也很少涉及，因此，有必要提出一种可折叠立体螺旋式光生物反应器来实现光强的自动调节和增强生物固碳效率，从而净化空气、污水的同时，收获高附加值的藻类生物质，并可利用风能培养微藻，降低了培养和净化成本。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，针对上述问题，提供一种可折叠立体螺旋式光生物反应器，通过感光液压系统实现立体螺旋培养单元倾角的同步调节，进而调节立体螺旋培养单元的光照强度，提高对光的利用率；同时，将微藻培养与污水处理、生物固碳、微藻回收和风力发电等相结合，实现了微藻培养的一体化与自动化。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种可折叠立体螺旋式光生物反应器，包括集液槽，其内壁设有反光层，用于盛装微藻培育的培养液；主轴，垂直安装在集液槽中间，并与集液槽可转动连接；所述主轴上设置有按照高度递增而形状由大变小的立体螺旋培养单元，所述立体螺旋培养单元由立体螺旋状的导光板构成；所述主轴在位于立体螺旋培养单元上方设有梯形溢流堰，溢流堰通过设置在主轴内的进水管连接位于主轴底端集液槽内的潜水泵；光源装置，所述光源装置沿主轴侧壁上的螺旋状灯槽依次设置；所述灯槽与立体螺旋培养单元的螺旋面平齐且位于其上方；垂直轴风力驱动装置，设有垂直轴风轮、齿轮变速器、电机和蓄电池，所述垂直轴风轮同轴设置在主轴顶部，所述齿轮变速器设置在主轴底部下方并与主轴连接，所述电机安装在集液槽上并连接齿轮变速器，所述蓄电池电连接电机。这里，立体螺旋培养单元的材料采用亚克力激光雕刻板，可均匀布光，为了更好的让微藻吸附到板的表面，对导光板藻类附着生长的一面进行材料改造，或在导光板上表面铺设一层透光膜供藻类附着。光源装置可以在夜晚无光或光线较弱的条件下提供光照，提高微藻的生长速率；并由集液槽内侧表面反光层将光反射至导光板和悬浮生长的培养液中，再由导光板将光均匀的布满整个立体螺旋式导光板的表面，夜晚本专利技术呈现的是闪烁的、通体发光的、类似塔型的效果，极大的增强了反应器的实用型与观赏性。垂直轴风力驱动叶片在有风条件下旋转，带动主轴转动，且培养单元的立体螺旋式设计在有风情况下也会接受风能绕轴旋转，使主轴上的立体螺旋培养单元受光均匀；主轴带动齿轮加速器快速旋转，并经过齿轮传动将风能经电机转化为电能储存于蓄电池中，实现将风能转化为电能储存于蓄电池中。优选的，所述立体螺旋培养单元通过弹簧螺旋固定于主轴上。优选的，所述主轴侧壁上设有横截面为圆形的螺旋凹槽；螺旋凹槽呈螺旋状设置在所述立体螺旋培养单元对应的主轴轴段上且与立体螺旋培养单元螺旋面平行。这里螺旋凹槽可以作为辅助工具的滑动轨道，这样有利于维护立体螺旋培养单元螺旋面。优选的，所述集液槽内中部设置有凸台，所述凸台为中空结构其上端面低于集液槽上端面，所述主轴底部伸入安装凸台内且与凸台滑动密封，所述齿轮变速器位于安装凸台内并与主轴连接，所述电机水平设置在安装凸台内且电机连接。凸台内用于安装设备避免液体浸泡及固定主轴，使得主轴能够稳定旋转，同时使得整体装置重心位于凸台上，这样有利于稳定平衡。优选的，所述集液槽底部设有打开安装凸台的翻盖；所述潜水泵固定在主轴上并位于安装凸台上方，所述潜水泵进水口端通过水管连通集液槽底部。翻盖可以方便设备安装及其维护作业。优选的，沿所述立体螺旋培养单元的螺旋缘边设置有朝上边条，所述边条相对设置在所述立体螺旋培养单元朝上一面且高3-7mm。边条可以使得下流的污水能够保持在立体螺旋培养单元上，避免转动时由于离心力甩出，这样可以保证培养正常进行。优选的，所述集液槽呈“碗型”，所述反光层为全反射镜面膜或锡箔纸，集液槽侧壁为倾斜设置；所述集液槽底部设有用于行走的万向轮。“碗型”侧壁为倾斜设置可将环境中的光线经全反射侧壁反射至立体螺旋培养单元供微藻光照生长；其底面设有用于行走的万向轮方便光生物反应器的移动。优选的，所述光源装置为LED灯或日光灯。优选的，还包括自动采收装置，所述自动采收装置包括转向杆、可伸缩刮刀和回转轴承；所述转向杆固定在集液槽边缘，另一端固定在安装于主轴顶部的回转轴承的外侧面，所述回转轴承位于垂直轴风轮与溢流堰之间；所述可伸缩刮刀一端通过环形套环与转向杆连接，另一端通过球型卡扣连接环状凹槽，所述可伸缩刮刀、回转轴承均为铝合金或不锈钢材料。微藻经过一段时间培养后使得球型卡扣落入主轴外侧的球型螺旋凹槽内，并随着主轴的转动带动可伸缩刮刀内侧绕球型螺旋凹槽转动，在可伸缩刮刀内侧和旋转的立体螺旋单元带动下，可伸缩刮刀被拉长并与立体螺旋培养单元表面接触，并逐渐向下运动，将立体螺旋培养单元表面生长的微藻刮下收集，直至球型卡扣经球型螺旋凹槽下移至底端，完成一次微藻的收集；电机驱动主轴逆向旋转并带动可伸缩刮刀上升至上端中，完成下一次的微藻收集，如此反复完成微藻的自动化采收。优选的，还包括自动化控制系统，包括控制面板、以及与控制面板相连的温度传感器、冷热交换器、pH传感器、光照传感器；所述控制面板安装于集液槽一侧边缘上方；所述温度传感器、冷热交换器、pH传感器设置于集液槽底部；所述光照传感器设置在立体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可折叠立体螺旋式光生物反应器，其特征在于：包括集液槽，其内壁设有反光层，用于盛装微藻培育的培养液；主轴，垂直安装在集液槽中间，并与集液槽可转动连接；所述主轴上设置有按照高度递增而形状由大变小的立体螺旋培养单元，所述立体螺旋培养单元由立体螺旋状的导光板构成；所述主轴在位于立体螺旋培养单元上方设有梯形溢流堰，溢流堰通过设置在主轴内的进水管连接位于主轴底端集液槽内的潜水泵；光源装置，所述光源装置沿主轴侧壁上的螺旋状灯槽依次设置；所述灯槽与立体螺旋培养单元的螺旋面平齐且位于其上方；垂直轴风力驱动装置，设有垂直轴风轮、齿轮变速器、电机和蓄电池，所述垂直轴风轮同轴设置在主轴顶部，所述齿轮变速器设置在主轴底部下方并与主轴连接，所述电机安装在集液槽上并连接齿轮变速器，所述蓄电池电连接电机。

【技术特征摘要】
1.一种可折叠立体螺旋式光生物反应器，其特征在于：包括集液槽，其内壁设有反光层，用于盛装微藻培育的培养液；主轴，垂直安装在集液槽中间，并与集液槽可转动连接；所述主轴上设置有按照高度递增而形状由大变小的立体螺旋培养单元，所述立体螺旋培养单元由立体螺旋状的导光板构成；所述主轴在位于立体螺旋培养单元上方设有梯形溢流堰，溢流堰通过设置在主轴内的进水管连接位于主轴底端集液槽内的潜水泵；光源装置，所述光源装置沿主轴侧壁上的螺旋状灯槽依次设置；所述灯槽与立体螺旋培养单元的螺旋面平齐且位于其上方；垂直轴风力驱动装置，设有垂直轴风轮、齿轮变速器、电机和蓄电池，所述垂直轴风轮同轴设置在主轴顶部，所述齿轮变速器设置在主轴底部下方并与主轴连接，所述电机安装在集液槽上并连接齿轮变速器，所述蓄电池电连接电机。2.根据权利要求1所述的一种可折叠立体螺旋式光生物反应器，其特征在于：所述立体螺旋培养单元通过弹簧螺旋固定于主轴上。3.根据权利要求1所述的一种可折叠立体螺旋式光生物反应器，其特征在于：所述主轴侧壁上设有横截面为圆形的螺旋凹槽；螺旋凹槽呈螺旋状设置在所述立体螺旋培养单元对应的主轴轴段上且与立体螺旋培养单元螺旋面平行。4.根据权利要求1所述的一种可折叠立体螺旋式光生物反应器，其特征在于：所述集液槽内中部设置有凸台，所述凸台为中空结构其上端面低于集液槽上端面，所述主轴底部伸入安装凸台内且与凸台滑动密封，所述齿轮变速器位于安装凸台内并与主轴连接，所述电机水平设置在安装凸台内且电机连接。5.根据权利要求4所述的一种可折叠立...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹德菊，梁慧元，陈海燕，左志勇，张千，欧红梅，闻逸铮，董蓓，沈峰林，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34