一种用于微藻培养的光生物反应器及应用制造技术

本发明专利技术提供一种用于微藻培养的光生物反应器及应用，所述光生物反应器包括反应器主体，所述反应器主体整体呈封闭式，所述反应器主体的中央设有圆柱式光源，所述反应器主体内环绕圆柱式光源依次设有多个空间单元，其中一个空间单元上连通有培养液进口，还有一个空间单元上连通有微藻排放口；所述圆柱式光源形成对空间单元内微藻的垂直照射；相邻空间单元之间设有隔板，相邻两个隔板中一个隔板的上部过流，另外一个隔板的下部过流。本发明专利技术解决了光照分布不均匀以及微藻贴壁等问题，在提升微藻产量的同时具有结构简单、制备成本低等优点，并且可实现圆柱式光生物反应器对微藻的封闭式培养。式培养。式培养。

【技术实现步骤摘要】
一种用于微藻培养的光生物反应器及应用


[0001]本专利技术属于微藻培养
，尤其是涉及一种用于微藻培养的光生物反应器及应用。

技术介绍

[0002]微藻细胞可以通过光合作用有效地利用光能，将二氧化碳、水和无机盐等物质转化为有机物，此过程可以有效减轻温室效应。除此之外，微藻细胞富含蛋白质、氨基酸、维生素和多糖等多种高附加值的生物物质，不仅可以用于生产生物柴油，而且在食品、医药和化工等领域也是一种重要的生物资源。
[0003]当前的光生物反应器一般包括反应器本体、光源以及CO2曝气装置，利用曝气装置提供碳源同时搅动藻液，使微藻细胞、培养液和CO2气体在反应器内混合，在光照条件下实现微藻的生长。
[0004]但是现有技术中，存在着光照在反应器内部分布不均匀以及微藻贴壁等现象，这些现象最终会导致微藻生物产量降低，在大规模培养微藻时光照分布不均匀的问题尤为突出。随着反应器体积的增加以及微藻浓度的提升，光照在反应器内的透射会逐步衰减，使得微藻的光合效率明显下降。为了提高微藻在光生物反应器内的光合效率，一些研究者对柱状式光生物反应器进行了改进，在反应器内部安装人工光源，并且增加搅拌装置来控制藻液的混合程度，以此来增加微藻细胞的生物产量。但是这些改进方式并不能很好地解决光照分布以及微藻贴壁等问题，并且还会使得装置复杂，不易于清洗。如公开号为CN109879443A的专利技术专利公开了一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统及方法，该方法采用置于透光管内的LED软灯带作为光源，相较于传统的将光源置于反应器主体外部的装置对于光照的利用率更高。但是其缺点也十分突出，那就是数量众多的透光管占用了反应器主体相当一部分体积，不利于微藻的大规模培养；此外，该装置的软灯带数量众多，虽然会加强光照的传递，但是无法让光强均匀分布；并且内置大量透光管，会大大增加内壁面积，使得贴壁现象更容易发生，阻碍光照的传递。如公开号为CN111676126A的专利技术专利公开了一种用于微藻培养的气升式光生物反应器，该装置内部设有两个导流筒，导流筒内部放置光源，该方法可以改善光强的分布，但是两光源相交的区域光照过强，会抑制该区域内微藻的生长；并且该装置较为复杂，不利于后期拆卸清洗。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种用于微藻培养的光生物反应器。
[0006]为此，本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种用于微藻培养的光生物反应器，其特征在于：所述用于微藻培养的光生物反应器包括反应器主体，所述反应器主体整体呈封闭式，所述反应器主体的中央设有圆柱式光源，所述反应器主体内环绕圆柱式光源依次设有多个空间单元，其中一个空间单元上连
通有培养液进口，还有一个空间单元上连通有微藻排放口；所述圆柱式光源形成对空间单元内微藻的垂直照射；相邻空间单元之间设有隔板，相邻两个隔板中一个隔板的上部过流，另外一个隔板的下部过流，设有培养液进口的空间单元与设有微藻排放口的空间单元相邻且经隔板完全隔离；每个空间单元的底部设有曝气器；
[0008]设有微藻排放口的空间单元内设有中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件经管道与泵相连通。
[0009]在采用上述技术方案的同时，本专利技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：
[0010]作为本专利技术的优选技术方案：所述反应器主体整体为透明材质。
[0011]作为本专利技术的优选技术方案：所述曝气器为螺旋曝气器。
[0012]作为本专利技术的优选技术方案：设有微藻排放口的空间单元的上部设有出气口。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案：设有微藻排放口的空间单元的上部设有取样管。
[0014]作为本专利技术的优选技术方案：所述泵为恒流泵。
[0015]作为本专利技术的优选技术方案：所述培养液进口设置在反应器主体的上部，相对应地，所述培养液进口下游的隔板上部过流。
[0016]作为本专利技术的优选技术方案：所述曝气器与气体质量流量计相连接。
[0017]作为本专利技术的优选技术方案：所述微藻排放口设置在反应器主体的下部，相应地，所述微藻排放口上游的隔板上部过流。
[0018]作为本专利技术的优选技术方案：所述中空纤维膜组件为微滤膜组件，所述微滤膜组件内设置聚丙烯膜，所述聚丙烯膜的孔径为0.05μm～0.2μm
[0019]本专利技术还有一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种用于微藻培养的光生物反应器在微藻培养方面的应用。
[0020]为此，本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0021]根据前文所述的用于微藻培养的光生物反应器在微藻培养方面的应用，其特征在于：微藻培养液经反应器主体上的培养液进口进入至空间单元内，在隔板导流以及曝气器曝气的共同作用下，逐次经过处于培养液进口下游的空间单元，并使得微藻细胞在反应器主体内始终保持悬浮生长状态且经相邻的两个隔板形成上、下折流形式；
[0022]圆柱式光源对各个空间单元内的微藻进行垂直照射；
[0023]培养液经中空纤维膜组件过滤后由泵抽出；
[0024]经微藻排放口定期排放高浓度藻液，实现对微藻细胞的收集。
[0025]本专利技术提供一种用于微藻培养的光生物反应器及应用，具有如下有益效果：
[0026]第一、该装置的光源处于反应器的圆心处，故光照强度从内至外分布依次减弱，距离圆心距离相等时光照强度一致，并且若反应器主体整体为透明材质，则自然光可以弥补外部受到照射不足带来的影响。
[0027]第二、挡板的导流与曝气器的曝气的共同作用下，可以使得藻液在系统内充分地混合，只在最后的空间单元内设置出气口可以使藻液更加充分地与二氧化碳接触，可以减少二氧化碳的流失并且减轻微藻贴壁和沉淀的现象；藻液的充分混合使得微藻细胞在不断更换处于反应器内的位置，交替处于明暗区域，不仅可以进一步减弱光照分布不均匀带来的不利影响，而且有利于微藻细胞的生长。
[0028]第三、本反应器内安装有中空纤维膜组件，尤其是微滤膜组件，可以实现对于微藻
的全部拦截，会减少微藻的流失，实现微藻的浓缩培养；曝气器的曝气和挡板的导流的共同作用可以加强对膜组件的冲刷作用，减缓水中污染物质对膜组件的污染，可以提高膜组件的寿命。
[0029]第四、圆柱式光源可以采用LED光源，可以设置控制装置，调节其功率以满足微藻在不同生长条件下对光强的要求。
附图说明
[0030]图1为本专利技术所提供的用于微藻培养的光生物反应器的整体图示；
[0031]图2是本专利技术所提供的用于微藻培养的光生物反应器的侧剖图；
[0032]图3是本专利技术所提供的用于微藻培养的光生物反应器的俯视图。
[0033]图中：1
‑
反应器主体；2
‑
隔板；3
‑
圆柱式光源；4
‑
螺旋曝气器；5
‑
中空纤维膜组件；6
‑
取样管；7
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微藻培养的光生物反应器，其特征在于：所述用于微藻培养的光生物反应器包括反应器主体，所述反应器主体整体呈封闭式，所述反应器主体的中央设有圆柱式光源，所述反应器主体内环绕圆柱式光源依次设有多个空间单元，其中一个空间单元上连通有培养液进口，还有一个空间单元上连通有微藻排放口；所述圆柱式光源形成对空间单元内微藻的垂直照射；相邻空间单元之间设有隔板，相邻两个隔板中一个隔板的上部过流，另外一个隔板的下部过流，设有培养液进口的空间单元与设有微藻排放口的空间单元相邻且经隔板完全隔离；每个空间单元的底部设有曝气器；设有微藻排放口的空间单元内设有中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件经管道与泵相连通。2.根据权利要求1所述的用于微藻培养的光生物反应器，其特征在于：所述反应器主体整体为透明材质。3.根据权利要求1所述的用于微藻培养的光生物反应器，其特征在于：所述曝气器为螺旋曝气器。4.根据权利要求1所述的用于微藻培养的光生物反应器，其特征在于：设有微藻排放口的空间单元的上部设有出气口。5.根据权利要求1所述的用于微藻培养的光生物反应器，其特征在于：设有微藻...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅菁菁，陈亚辉，盛晟，岳青华，郭文瑞，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：