一种用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器，包括：支撑框架，所述支撑框架为若干层的支架；若干层用于设置培养液的单元水槽，每层所述单元水槽设置在所述支撑框架上，每层所述单元水槽的侧边均设置有硬管管路，各层的硬管管路相连通，每层的所述硬管管路下方设置有输送泵，上方连接有软管管路，中间连接有气体管路，所述软管管路与一喷淋射流装置连通，所述硬管管路与所述软管管路的连接处设置有第一阀门，所述硬管管路和所述气体管路的连接处设置有第二阀门，所述硬管管路与所述输送泵的连接处设置有第三阀门。述输送泵的连接处设置有第三阀门。述输送泵的连接处设置有第三阀门。

【技术实现步骤摘要】
一种用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器


[0001]本申请涉及微藻生物
，尤其涉及一种用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器。

技术介绍

[0002]微藻是含有叶绿素a可进行光合作用的原生生物，胞内通常含有蛋白质、油脂(尤其是多不饱和脂肪酸)、多糖、天然色素、维生素、抗氧化物等高附加值产物，在食品、饲料、化妆品等行业已有应用，同时在生物能源、污水处理(减污降碳)、生物塑料及生物肥料生产等领域具有潜在的应用前景。
[0003]目前已知的微藻种类超过2万多种，但实现产业化的寥寥无几。制约微藻产业的瓶颈是培养效率及其经济性。其中光生物反应器是微藻培养的重要基础，目前光生物反应器主要有开放式(跑道池、圆池等)和封闭式(列管式、水平管式、平板式、吊袋式等)两种。前者存在细胞密度及生产效率低、能耗高的问题，后者存在设备投入及运行成本高的缺点。光生物反应器的核心关键问题是解决光能的均匀分布。
[0004]浅液层培养由于提高了藻液的比表面积并降低了光衰减程度，提高了微藻对光能的可获得性，从而提高单位占地面积上的产率，是具有相当潜力的培养方式。但是存在的主要问题是：1)液层较薄，无法通过常规搅拌实现藻液充分混合，尤其是养殖面积大的情况下；2) CO2的补给及均匀分布存在困难，常规CO2鼓泡的方式只能实现局部供应，并且大部分直接溢出至大气。气体损失量大、利用率低；3)藻液pH不能稳定控制，相应地，面积增大光合作用增强，藻液pH单调上升，而目前尚无简单方法实现浅液层的pH的稳定维持；4)贴附细胞的采收和反应器清洗，目前仍然通过人工，在培养面积扩大的情况下，自动化程度较低，效率亟待提高。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的是提供一种用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器，以解决相关技术中存在的大面积浅液层液体混合、氧气解析、CO2溶解传递、沉降及贴附细胞采收及反应器清洗等问题。
[0006]根据本申请实施例的第一方面，提供一种用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器，包括：
[0007]支撑框架，所述支撑框架为若干层的支架；
[0008]若干层用于设置培养液的单元水槽，每层所述单元水槽设置在所述支撑框架上，每层所述单元水槽的侧边均设置有硬管管路，各层的硬管管路相连通，每层的所述硬管管路下方设置有输送泵，上方连接有软管管路，中间连接有气体管路，所述软管管路与一喷淋射流装置连通，所述硬管管路与所述软管管路的连接处设置有第一阀门，所述硬管管路和所述气体管路的连接处设置有第二阀门，所述硬管管路与所述输送泵的连接处设置有第三阀门。
[0009]进一步地，所述单元水槽由透明材料制成，所述单元水槽高度为20mm～100mm，其中的培养液深度为5mm～15mm。
[0010]进一步地，相邻两层所述单元水槽之间的间距为200～300mm。
[0011]进一步地，所述连接管路的直径为2～20mm。
[0012]进一步地，所述喷淋射流装置通过手动或自动方式进行移动。
[0013]进一步地，所述喷淋射流装置通过直线往复电机及连杆实现自动方式的移动。
[0014]进一步地，还包括传感器模块及处理器，所述传感器模块包括液位传感器、pH电极、溶氧电极，所述pH电极与所述处理器组成pH
‑
通气偶联系统，所述液位传感器与所述处理器组成液位传感器
‑
补液偶联系统，分别用于自动化调节以使得所述培养液在预定的pH范围及浅液层的液位高度范围内，所述溶氧电极与所述处理器相连接以监测微藻培养的状态。
[0015]进一步地，所述硬管管路连接至藻液储存及后处理单元，所述藻液储存及后处理单元包括依次连接的微藻回收排出管路、微藻收集装置和微藻储存及后处理装置。
[0016]进一步地，所述喷淋射流装置的横杆的直径为5～20mm，其中的喷孔直径为0.5～5mm，两个喷孔间距不大于50mm。
[0017]进一步地，所述支撑框架的每一层上均设置有光源。
[0018]本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0019]由上述实施例可知，1)利用输送泵形成藻液流动并形成喷淋射流可以方便地实现大面积浅液层藻液的混合，从而促进物质及能量的快速传递；2)射流扰动浅液层有利于藻液中光合放氧的快速解析和逸散；3)利用输送管路中的湍流实现CO2的充分溶解和混合，后通过喷淋射流实现其在藻液中的扩散和均匀分布，一方面提高了对CO2的捕集利用率，另一方面维持了藻液pH在近中性；4)冲刷培养槽底部贴附细胞有利于采收；5)可用于定期清洗培养单元水槽；6)各个水槽相对独立，通过上述附属装置，各个单元水槽之间又可以相互连通，便于藻液汇集和在各个水槽间分配。综上，反应器结构紧凑，各组件易于标准化，可自由组合，因此非常有利于规模化、工厂化、自动化应用。
[0020]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0021]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0022]图1是根据一示例性实施例示出的一种用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器的局部效果图。
[0023]附图标记：
[0024]1、支撑框架；2、单元水槽；3、输送泵；4、硬管管路；5、第三阀门；6、气体管路；7、软管管路；8、喷淋射流装置；9、第一阀门；10、第二阀门。
具体实施方式
[0025]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及
附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。
[0026]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0027]应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
[0028]图1是根据一示例性实施例示出的一种用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器的局部效果图，如图1所示，该多层浅液层光生物反应器可以包括支撑框架1和若干层用于设置培养液的单元水槽2，所述支撑框架1为若干层的支架；每层所述单元水槽2设置在所述支撑框架1上，每层所述单元水槽2的侧边均设置有硬管管路4，各层的硬管管路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器，其特征在于，包括：支撑框架，所述支撑框架为若干层的支架；若干层用于设置培养液的单元水槽，每层所述单元水槽设置在所述支撑框架上，每层所述单元水槽的侧边均设置有硬管管路，各层的硬管管路相连通，每层的所述硬管管路下方设置有输送泵，上方连接有软管管路，中间连接有气体管路，所述软管管路与一喷淋射流装置连通，所述硬管管路与所述软管管路的连接处设置有第一阀门，所述硬管管路和所述气体管路的连接处设置有第二阀门，所述硬管管路与所述输送泵的连接处设置有第三阀门。2.根据权利要求1所述的用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器，其特征在于，所述单元水槽由透明材料制成，所述单元水槽高度为20mm～100mm，其中的培养液深度为5mm～15mm。3.根据权利要求1所述的用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器，其特征在于，相邻两层所述单元水槽之间的间距为200～300mm。4.根据权利要求1所述的用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器，其特征在于，所述连接管路的直径为2～20mm。5.根据权利要求1所述的用于微藻培养的多层浅液层光生物反应器，其特征在于，所述喷淋射流装置通过手动或自动方式进行移动。6.根据权利要求5所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：章真，张荣庆，刘晓军，姚丽萍，杨宁，陈静芸，吴世林，
申请(专利权)人：浙江清荣生物科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：