本发明专利技术涉及一种串联通气培养异养-光合自养型微生物的装置，是将培养异养型微生物的第一级生物反应器和培养光合自养型微生物的第二级光生物反应器通过发酵尾气处理器进行串联，实现同时培养异养型微生物和光合自养型微生物。本发明专利技术可使异养型微生物培养中产生的CO2通过自养型微生物的光合作用得以高效利用，解决了光合自养型微生物培养中CO2的经济性补给的技术难题，同时也解决了光合自养型微生物在通气培养中因空气中CO2浓度较低和光合放氧作用而对微生物生长造成的抑制问题。
【技术实现步骤摘要】
一种串联通气培养异养-光合自养型微生物的装置
本专利技术属于微生物培养与环境生物
，特别涉及一种串联通气培养异养-光合自养型微生物的装置。
技术介绍
开发高效、节能、简便、经济的微生物新型培养技术一直以来是微生物发酵工业领域中的重要研究内容之一。深层液态发酵法是当前发酵工业中广泛采用的微生物培养技术之一，它主要通过大规模培养异养型微生物来生产菌体细胞或积累合成有用的代谢产物。 在这种培养模式中，有机碳源为异养型微生物的生长提供能量和营养源，而在发酵过程中因微生物细胞的呼吸作用产生的CO2大多随发酵尾气直接排放，造成有机碳源的综合利用率低、增大碳排放量等问题。微藻作为一种重要的生物质资源， 具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应性强、生长周期短和产量高等突出特点，是进行生物炼制的优良材料。微藻有多种用途它含有多种维生素、胡萝卜素、蛋白质、脂肪酸等，可以制备多种保健品和药物；含油量高的微藻可用来提取油脂制备食用油和生物柴油；有些微藻在光合作用过程中能够通过光生物水解产生氢气，可用来生物制氢；微藻生物质也可以直接热解处理后获得生物燃油；微藻还可以净化污水，去除污染水体中的有机物，并通过光合作用生物固定CO2降低碳排放量等。 然而，在大规模培养微藻时存在的高成本问题限制了其产业化发展的进程。微藻产业化发展的前提条件是获得充足的生物质原料，微藻培养模式的选择是提高微藻生物质产量的关键环节之一。因此，根据不同的培养目的来选择不同的培养模式，对于提高微藻的生产能力具有重要作用。开放池、跑道式或密闭光生物反应器培养是当前规模化养殖微藻的主要途径。但是在单独通入空气培养微藻时存在氧饱和和光合放氧作用对微藻生长的抑制问题，而采用空气和CO2的混合气体通气培养微藻时存在CO2的简便、经济补给的技术难题。工农业有机废水中含有大量的有机碳、无机盐和微量元素，具有无毒或低毒、可生化特性强等特点。有机废水的大量、直接排放不仅污染环境而且造成严重的资源浪费。目前能源短缺和环境恶化等问题迫使人们纷纷将目光投向这些有机废弃物，希望将其作为微藻的培养基来获得大量的微藻原料。这样既可大大降低微藻的生产成本，还可通过微藻吸收利用废水中的有机物质以减少环境污染。有关微藻的培养方法与装置，以及利用废水培养微生物(含微藻)的技术专利已有报道。例如，专利CN101696389A公开了一种微藻培养方法及其光生物反应器系统，专利 CN101724547A公开了一种用LED可调光进行微藻培养实验的方法和装置等。但是，纵观已有的文献和专利，培养装置均为单一异养微生物或光合自养型微生物，有关利用串联通气培养异养-光合自养型微生物的方法及其装置未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能同时实现异养-光合自养型微生物的串联高效培养、异养发酵尾气中CO2的原位生物固定与有机碳源的综合利用率、光合微藻通气培养过程中CO2的简便补给与微藻细胞的高密度培养的装置。本专利技术的目的是通过以下步骤实现的一种串联通气培养异养-光合自养型微生物的装置，包括培养异养型微生物的第一级生物反应器、发酵尾气处理器和培养光合自养型微生物的第二级光生物反应器，培养异养型微生物的第一级生物反应器，通过发酵尾气连接管与发酵尾气处理器连接，发酵尾气处理器通过进气管与培养光合自养型微生物的第二级光生物反应器连接；所述的发酵尾气处理器由发酵尾气连接管、尾气净化器、气体缓冲器、气体转子流量计、微滤除菌器和进气管组成；所述的发酵尾气连接管与尾气净化器相连，尾气净化器与气体缓冲器相连，气体缓冲器与尾气管路的气体转子流量计相连，调配空气支路管路由气体转子流量计和微滤除菌器连接组成，接在尾气管路气体转子流量计之后，由转子流量计混合的气体经进气管通入第二级光生物反应器；所述的发酵尾气处理器在工作时除气体通路外，整个装置为密闭体系；所述的尾气净化器包括尾气连接管、净化液加液口、排气安全阀、净化废液排放阀门，尾气净化器内装尾气净化液，净化液液面低于进入气体缓冲器的管路进口，尾气连接管通入管口应伸入净化液液面以下；所述的尾气净化器内装的尾气净化液为质量分数为98. 3%的浓硫酸。 本专利技术相比现有技术具有以下优点本专利技术中的异养-自养串联培养模式，既可解决单独通气(空气)培养光合自养型微藻时因空气中CO2含量相对较低和光合放氧作用而导致的微藻细胞生长缓慢或受抑制的问题，又可实现光合自养型微藻对异养培养微生物时因呼吸作用而产生的发酵尾气中 CO2的原位生物固定，提高有机碳源的综合利用率，降低碳排放量，具有良好的经济和环境效益。附图说明图1为本专利技术的结构示意图1-第一级生物反应器2-第二级光生物反应器3-发酵尾气处理器4-发酵尾气连接管5-进气管12-气体转子流量计13-微滤除菌器14-废气排放口图2为本专利技术中发酵尾气处理器的结构示意图4-发酵尾气连接管5-进气管6-尾气净化器7-净化液加液口 8-排气安全阀9-净化废液排放口 10-净化废液11-气体缓冲器12-气体转子流量计13-微滤除菌器具体实施方式本专利技术还将结合具体实施方式作进一步详述在分别配制培养异养和光合自养型微生物的培养基，灭菌、冷却、接种后连接各管路，并保证系统的密封性，分别控制异养和光合自养型微生物的培养条件(温度、pH、光强度、搅拌转速、通气量等参数)，进行串联通气培养。具体工作原理及过程为压缩空气经连接于第一级生物反应器I的微滤除菌器13和气体转子流量计12按一定流量通入第一级生物反应器I的培养液中，经异养型微生物利用和代谢的发酵尾气通过发酵尾气连接管4通入发酵尾气处理器3中，发酵尾气经过尾气净化器6中净化液10的处理后，先进入气体缓冲器11，然后经尾气管路气体转子流量计12计量，并和来自调配空气支路的经微滤除菌器 13除菌和气体转子流量计12计量的无菌空气按一定比例混合后，通入第二级光生物反应器2作为光合自养型微生物的培养气源，培养废气最终经第二级光生物反应器2上端的废气排放口 14排出。在整个串联通气培养过程中气体的转化过程为含有O2的无菌空气通入第一级生物反应器I中，经异养型微生物的耗氧生长，呼吸释放出CO2，含较高浓度CO2的异养发酵尾气经发酵尾气处理器3净化处理，并与空气调配混合后通入第二级光生物反应器2中供光合自养型微生物转化利用，混合气体中的O2参与光合自养型微生物的呼吸作用，CO2作为无机碳源被转化利用，同时在光合作用中释放出02。 因此，本专利技术装置可使异养型微生物培养中产生的发酵尾气中的CO2通过自养型微生物的光合作用得以高效利用，解决了光合自养型微生物培养中CO2的经济性补给的技术难题，同时也解决了光合自养型微生物在通气培养中因空气中CO2浓度较低和光合放氧作用而对微生物生长造成的抑制问题。权利要求1.一种串联通气培养异养-光合自养型微生物的装置，包括培养异养型微生物的第一级生物反应器(I)和培养光合自养型微生物的第二级光生物反应器(2)，其特征在于培养异养型微生物的第一级生物反应器(I)，通过发酵尾气连接管(4)与发酵尾气处理器(3)连接，发酵尾气处理器(3)通过进气管(5)与培养光合自养型微生物的第二级光生物反应器 ⑵连接。2.如权利要求1所述的串联通气培养异养-光合自养型微生物的装置，其特征在于 发酵尾气处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种串联通气培养异养?光合自养型微生物的装置，包括培养异养型微生物的第一级生物反应器(1)和培养光合自养型微生物的第二级光生物反应器(2)，其特征在于：培养异养型微生物的第一级生物反应器(1)，通过发酵尾气连接管(4)与发酵尾气处理器(3)连接，发酵尾气处理器(3)通过进气管(5)与培养光合自养型微生物的第二级光生物反应器(2)连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：夏春谷，孔维宝，宋昊，华绍烽，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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