一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器，包括：圆柱形的外筒和内筒，外筒和内筒的底部之间形成储液槽；至少含有两个呈螺旋阶梯状排布的扇环形水槽，从最上层扇环形水槽开始，每一层扇环形水槽与下一层扇环形水槽的侧边交错重叠，且上一层扇环形水槽在与下一层扇环形水槽交错重叠的一侧开有溢流孔；及回流输送装置，回流输送装置的入口与储液槽相连通，出口位于外筒和内筒的顶部之间。扩展了微藻进行光合作用的面积，通过螺旋阶梯，减少了遮挡，提高了微藻对光能的可获得性。多层螺旋状增加了受光表面积，从而提高了单位占地面积上的产率。反应器中微藻进行光合作用的场所是极浅层水槽，有利于光合放氧的解析，而且非常节水。而且非常节水。而且非常节水。

【技术实现步骤摘要】
一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器


[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可进行光合作用的一类微生物的总称，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、维生素等产物因此具有极高的附加值，在食品、饲料、化妆品等行业已有广泛应用，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碳中和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。培养密度低则耗水量大，尤其是宝贵的淡水资源，培养液未循环利用，造成水资源浪费和受纳水体环境污染。另一方面采收成本高，除螺旋藻外一般采用高速离心的方式进行藻细胞的采收，由于培养密度低、水体体积大，因此能耗极高，极大地推高了成本。尤其是批次采收时，生产负荷较大，高速离心设备需要长时间高负荷运行，人员需要长时间加班，存在无法及时采收而浪费藻液的情况。这些都导致培养效率较低，成本较高。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的是提供一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器，以解决相关技术中存在的单位面积藻细胞产率低、耗水量大的问题。
[0005]根据本申请实施例，提供一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器，包括：
[0006]圆柱形的外筒和内筒，所述外筒和内筒的底部之间形成储液槽；
[0007]至少含有两个呈螺旋阶梯状排布的扇环形水槽，从最上层扇环形水槽开始，每一层扇环形水槽与下一层扇环形水槽的侧边交错重叠，且上一层扇环形水槽在与下一层扇环形水槽交错重叠的一侧开有溢流孔；及
[0008]回流输送装置，所述回流输送装置的入口与所述储液槽相连通，出口位于所述外筒和内筒的顶部之间、扇环形水槽之上。
[0009]进一步地，所述外筒和内筒之间还设置有换热管。
[0010]进一步地，所述外筒上还安装有通气管，所述通气管连通至所述储液槽。
[0011]进一步地，所述回流输送装置包括回流管和回流泵，所述回流管的一端连通至所述储液槽，另一端位于所述外筒和内筒的顶部之间，所述回流泵安装在所述回流管上。
[0012]进一步地，还包括用于提供微藻光合作用的光源。
[0013]进一步地，所述光源设置在所述内筒内，所述光源垂直布置，使得扇环形水槽的水面光强介于20～200μmol E m
‑2s
‑1。
[0014]进一步地所述扇环形水槽的高度20mm～100mm，溢流口下沿距离水槽底部5mm～
15mm。
[0015]进一步地，还包括用于给所述储液槽内的培养液进行搅拌的磁力搅拌装置。
[0016]进一步地，所述外筒位于储液槽处开有若干传感器接口，每个所述传感器接口上连接有传感器。
[0017]进一步地，所述传感器选自用于检测培养液温度的温度探头、用于检测培养液pH值的pH探头、用于检测培养液溶解氧的溶解氧电极、用于检测培养液液位高度的液位电极。
[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，本申请围绕单位面积高产率的目标，基于藻类光合生长的原理和培养特性，设计高效率的实用的培养装置。本申请一方面扩展了微藻进行光合作用的面积，通过螺旋阶梯，减少了遮挡，提高了微藻对光能的可获得性。多层螺旋状增加了受光表面积，从而提高了单位占地面积上的产率。反应器中微藻进行光合作用的场所是极浅层水槽，非常有利于光合放氧的解析，而且非常节水。利用重力至上而下的液体流动可以实现其与藻体之间的相对运动，实现物质及能量的快速传递，同时溢流孔的设计及补液保证了微藻生长水环境不会随着蒸发量加大而出现失水干涸的情况，且由于水量较少，相关的动力能耗也相对减少。
[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为本技术实施例提供的一种用于微藻培养的螺旋阶梯式的光生物反应器的示意图；
[0023]图2为本技术局部不同类型阶梯水槽示意图；
[0024]图3为本技术螺旋阶梯水槽排布示意图；
[0025]图4为本技术局部结构图。
[0026]图中的附图标记有：
[0027]1、外筒；11、储液槽
[0028]2、内筒；
[0029]3、扇环形水槽；31、溢流孔；
[0030]4、回流输送装置；41、回流管；42、回流泵；
[0031]5、换热管；
[0032]6、通气管；
[0033]7、曝气盘；
[0034]8、传感器接口。
具体实施方式
[0035]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。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0036]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。
[0037]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”。
[0038]参考图1～4，本技术提供了一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器，可以包括：外筒1、内筒2、扇环形水槽3和回流输送装置4。
[0039]所述外筒1和内筒2呈圆柱形，所述外筒1和内筒的底部之间形成储液槽，用来存储培养液。
[0040]为了维持培养温度，使得培养液的温度在各藻种的最适生长温度范围内，所述外筒1和内筒2之间还设置有换热管5。
[0041]为了通入含有CO2的混合空气，所述外筒1上还安装有通气管6，所述通气管6连通至所述储液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器，其特征在于，包括：圆柱形的外筒和内筒，所述外筒和内筒的底部之间形成储液槽；至少含有两个呈螺旋阶梯状排布的扇环形水槽，从最上层扇环形水槽开始，每一层扇环形水槽与下一层扇环形水槽的侧边交错重叠，且上一层扇环形水槽在与下一层扇环形水槽交错重叠的一侧开有溢流孔；及回流输送装置，所述回流输送装置的入口与所述储液槽相连通，出口位于所述外筒和内筒的顶部之间、扇环形水槽之上。2.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器，其特征在于，所述外筒和内筒之间储液槽内还设置有换热管。3.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器，其特征在于，所述外筒上还安装有通气管，所述通气管连通至所述储液槽。4.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应器，其特征在于，所述回流输送装置包括回流管和回流泵，所述回流管的一端连通至所述储液槽，另一端位于所述外筒和内筒的顶部之间、扇环形水槽之上，所述回流泵安装在所述回流管上。5.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的螺旋阶梯式光生物反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：章真，张荣庆，陈夏，刘晓军，姚丽萍，
申请(专利权)人：浙江清华长三角研究院，
类型：新型
国别省市：