專利名稱：一種氣升式光生物反應(yīng)器的制作方法
一種，微生物鵬器默領(lǐng)域本發(fā)明屬于微^i寸閉賴lilM物反應(yīng)^~~~種氣升^6生物反應(yīng)器。 背景獄藻類屬于微型植物，微藻育,用簡單的礦物質(zhì)營養(yǎng)素，在光合作用(日光和AI照明)盼瞎況下，將C02和7jC轉(zhuǎn)化為我們生活需要的各種有機(jī)化激(如色素、蛋白質(zhì)、^S酸、維生素和脂肪酸、多糖禾nr物質(zhì)等人體必需的營養(yǎng)成份)。由于藻類具有高效光 利用率，以^MJ^圍環(huán)境中'鵬高效吸收營養(yǎng)素(如C02、氮、磷等)并轉(zhuǎn)艦有機(jī)化 合物的能力，使藻類為擁有未來解決食品、能源危機(jī)的巨膽濟(jì)潛力。藻類^ W于 C02減排、污水處理以及清潔生物能源利用方面的觀作用、以及在改善生態(tài)環(huán)境的重 大意義，使藻種改良實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究、微藻的實(shí)驗(yàn)室培,:oik化M，以及微藻的綜 合利用技術(shù)推廣研究，成為目前最熱門的柳開與鵬領(lǐng)^一。盡管藻類具備了較髙的 環(huán)境與經(jīng)Mr值，但要實(shí)現(xiàn)藻類產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)性利用，目前仍受限于:DlkM?；孱愲y 的光生物反應(yīng)器的5蹄iJ。當(dāng)前，麟的培養(yǎng)主魏開誠和封閉式兩種光生物反應(yīng)器，開 生物反應(yīng)器由 于不具備^g控制能力、^受季節(jié)影響，且妒過程容易穀恪種異生物的污染而證 明并不歸有效的方式。為此，人們開始研究各種封閉微生物反應(yīng)器，如t^、平 、柱狀氣升式、浮式薄膜袋等光生物反應(yīng)器。由于這些光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)不同，其 實(shí)嗣頓效果差異很大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對藻類的翁爐量與翁彭媒的影響就更加明顯。已有公告號CN2384948Y，以^J^娟等發(fā)表在"化學(xué)反i^I程與工藝2002,17(1)" 上的"用于微藻i薪的氣升微生物反應(yīng)器"的論文。公開技術(shù)構(gòu)建的基于內(nèi)外光源結(jié) 合的氣升式內(nèi)環(huán)流光生物反應(yīng)器，該產(chǎn)品主要由罐體、氣,升管、內(nèi)光源密封管、熱 交換驢、氣體分布器、內(nèi)外光源等部射賊。賺心技術(shù)是采用日光燈管作為內(nèi)外 光源；采用氣體分布器使ffiA的混^體形成細(xì)小的氣泡，提高氣液的傳質(zhì)面積與效果； OT熱効奐mta熱或7賴卩i:^^^。公告號CN2748464Y在前一專利技 礎(chǔ)上， 僅針對其結(jié)構(gòu)件的^fOT穩(wěn)定性和^T性做了必要的修改。技術(shù)±±要存在的問題是內(nèi)光源密封管采用一段或兩段凸環(huán);K^制品葡臘，再加o^t^圈密封的結(jié)構(gòu)形式，密封管加工制造與裝酉鵬錢，赫高；翻氣體分布器的結(jié)構(gòu)只倉樹氣體這一彬狄介質(zhì) 起到分布作用，而且無法防止培鎌便MA分布器，氣體分布器娜過程中，分布翻L 受到微凝茲生容易被堵塞，影響長期4柳效果；另外，采用在罐體內(nèi)力口裝熱^M的滅，也會由于加^^表面離高使部分培糊數(shù)怖害WE亡，影響產(chǎn)量；再者，由 于其內(nèi)部支持構(gòu)件較多，不利^tl料混合，造成微藻附著影響生長，并且魏擋麟穿 透力而影響總體光合作用^^。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的^li共一種氣升^生物反應(yīng)器，以克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)及其長期^m 性旨讓的諸多不足。本發(fā)明，己有柱狀氣升^i生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)與功能的改進(jìn)，3M^ffl—種新型營養(yǎng)素分配^a和鵬弒，使反應(yīng)器罐體內(nèi)注料均勻分布而且無堵塞，鵬器體在反應(yīng)器罐體外進(jìn)fi^^控制，實(shí)現(xiàn)了對多介質(zhì)營養(yǎng)素(如i^m等)的穩(wěn)定性更高、更合理的 , 體內(nèi)±^/的損傷更小。本發(fā)明的技術(shù)方案包括反應(yīng)器罐體內(nèi)的內(nèi)光源驢，反應(yīng)器罐體壁上的接種口與排料口，以及反應(yīng)器罐體頂部的封蓋上的觀糧口、祠汽口蔑部的下封蓋和鵬器^!T征題包括固定在下封蓋中心通 Ui的分配器驢，并經(jīng)由其中的多個(gè)分酉腿道與反應(yīng)器罐體的內(nèi)腔室相通，力口料1:^1^由注茅4 1^#^酉3 1中。分配器驢是階梯圓臺形，^^酉Slii的出口體在圓臺側(cè)面離頂部上。 考慮到培M/倒^A分酉eiit堵塞分酉腿道的可能瞎況，所述的分配皿置的階梯圓臺形外面有一相蓋合的密封蓋，密封蓋其上的對應(yīng)各分酉SM的環(huán)形腔室內(nèi)，有單向閥，環(huán)形腔室間由o鵬封圈隔離。分配^a由階梯圓臺與相應(yīng)的密封蓋、單向閥、o麟封圈會賊，分酉eiit與密封蓋酉潔后，在階梯處形i^C個(gè)環(huán)形腔室，環(huán)形腔室間由O,封圈隔離；在密封蓋的側(cè)面或者順上安薪單向閥，單向閥能允許營養(yǎng)素^A并防止培^M鄉(xiāng)iA分酉eiii;其中注茅4 L分酉ai3I與環(huán)形腔室連通，呈T形或L形，分配^g和密封蓋由下封蓋壓緊在反應(yīng)器離上。鵬器主要設(shè)置在反應(yīng)器罐體外進(jìn)療^m鵬器艦加熱或糊營養(yǎng)素^A時(shí)的溫度，控制J^^基的，在設(shè)定的范圍內(nèi)波動。當(dāng)i^^基的^^高于設(shè)定的，值 時(shí)，^S器M斷形iA的營養(yǎng)素的離，達(dá)到斷氐培養(yǎng)S^g的目的；當(dāng)i^^S^g 低于設(shè)計(jì)值時(shí)，^e器S31加熱提高^A的包括混^^tt內(nèi)的各營養(yǎng)素的，，達(dá)到 升高:t&^皿度的目的。由于加熱和7軸卩過程針對的是無機(jī)介質(zhì)，利用d^tJ料混合 來調(diào)節(jié):fel^基盼皿，，變tt^和，對藻類生物it^過禾驟響小。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多介質(zhì)營養(yǎng)素在培養(yǎng)液內(nèi)的均勻分配與混合，在分布口加裝單向閥， 防止培m^掛^A分酉SMii注茅4 L堵塞M的情況；設(shè)計(jì)的內(nèi)光源密封罩加工更簡便、拆裝清理更方便；Jt^基的鵬控制翻外置^^器，M調(diào)節(jié)無機(jī)營養(yǎng)素的加茅m^實(shí)現(xiàn)J^^掛Ug在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)變化，減少了加熱棒局部高溫區(qū)3t^培,死亡的可能性。因此，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)合理，營養(yǎng)素^A控制與i^^^S控制更加方i^I靠， 內(nèi)光源光照度可控范圍更寬，適用于實(shí)驗(yàn)室或X^M莫化微藻^5t&其它光合生物細(xì)胞 的懸浮歸，具WW的實(shí)驗(yàn)^ffi和XM禾激大前景。下面參照附圖對本發(fā)明的，實(shí)施例做詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明單U生物反應(yīng)器基本結(jié)構(gòu)示意圖。其中，l.反應(yīng)器罐體，2.下封蓋，3.鵬器，4分配^g， 41.分酉dMit， 42.注料 孔，43.環(huán)形腔室，44.0形密封圈，45.密封蓋，46.單向閥；5.密封罩，6接種口，7. 內(nèi)光源凝71.內(nèi)光源，72.支架，73.通氣口， 74.敲調(diào)節(jié)器 75.絕緣板8. 測量口，9.擁^口， IO.封蓋，ll.排料口， 12.加料難。如圖1戶標(biāo)，本發(fā)明包括反應(yīng)器罐體1內(nèi)的內(nèi)光源體7，反應(yīng)器罐體1菱I:的接 種口 6與排料口 11,反應(yīng)器罐體1頂部的封蓋10上的測量口 8、判愾口 9鵬部的下封 蓋2和鵬器3，期寺征^aS包括固定在下封蓋2中心通孑LL的分配l^g4，并經(jīng)由分 酉SM 41與反應(yīng)器罐體1的內(nèi)腔室相通，力口料t^ 12內(nèi)的營養(yǎng)m^由注茅射L 42 i^A分 酉eiit41中。戶脫的分配器驢4是階梯圓臺形,M酉Slii41的出口體在階梯形圓臺側(cè)面或 頂部上。戶脫的分配器體4的階梯形圓臺夕卜面有一互相蓋合的密封蓋45，其上的對應(yīng)各分 酉ffilit41的環(huán)形月纏43內(nèi)^g有8單向閥46。圖l中所述的階梯圓臺形分配^g4由分酉BMif41、 0皿封圈44、密封蓋45 和單向閥46會賊，分Mit41的入口有四^^括混^n條內(nèi)的營養(yǎng)素注豐4 L42,分 41與密封蓋45酉潔時(shí)形跡形腔室43 ，環(huán)形月纏43之間由O麟封圈44隔離， 密封蓋45的側(cè)面有^F分布口 (也可在其頂部開孔)，用于安裝單向閥46。分lSi3t41 呈T型或L型鵬，與對應(yīng)的環(huán)形腔室43翻，各注半4 L42分別與經(jīng)^^器3調(diào)^l子 的不同營養(yǎng)素如CQ2、空氣、^^含磷物質(zhì)等營養(yǎng)素加料，12連接。分別iW應(yīng)注 半射L42注料時(shí)，M31調(diào)節(jié)其加料ffl^制加料總量，當(dāng)加料壓力大于鵬器內(nèi)培養(yǎng)基壓 力時(shí)，單向閥46開啟，各種營養(yǎng)素均勻分謝i^人其中的單向閥46加入到培養(yǎng)基中，并 在氣體鼓泡瞎況下，加速營養(yǎng)素的混合與擴(kuò)散；當(dāng)營養(yǎng)素停止注料時(shí)，單向閥46關(guān)閉， 防止if^基倒^A分配器體4，堵塞分酉SM3i。顯然細(xì)氣分配^S 4肯嫩強(qiáng)化各 種介質(zhì)的混合和強(qiáng)化培鎌的擾動，又不堵塞分ffiilit。鵬器3設(shè)置在反應(yīng)器罐體1外進(jìn)療i^S制。反應(yīng)器罐體l由鵬、有機(jī)鵬職乙驗(yàn)明材料制成(當(dāng)不需要外光源時(shí)，可選 用陶纖隨明材料制造)，中間開 L的下封蓋2與封蓋10設(shè)有卡口與RiS器罐體1連 接。下封蓋2壓緊分配^S4并壓緊與反應(yīng)器罐體1底部密封墊片(圖中省略)，保證 g器罐體1底部的密封安，求。下封蓋2中間開 L使分配器裝置4固定其中，反 應(yīng)器罐體1底部的注料口 42與反應(yīng)器罐體1夕卜部營養(yǎng)素加料髓12連接。戶腐的封蓋10上設(shè)有多個(gè)測量口 8，分別用于對鵬器罐體l中培養(yǎng)基pH值、溫 度、溶氧^M的測量；祠汽口9用于稀性衝益出氣體的S隞；封蓋10中間開孔，用 于密封罩5與內(nèi)光源^g 7的安裝固定。戶脫的內(nèi)光源驢7的密封罩5呈U形結(jié)構(gòu)，由透明材料制成，其長度和內(nèi)徑可根 據(jù)藻類難的形M^鵬當(dāng)值。密封罩5頂部的矛腿與封蓋10酉操；并且可以拆下密封 罩5清除其表面附 ^^換其它尺寸的密封罩5 。戶脫的內(nèi)光源驢7由多組照明的內(nèi)光源71、支架72、離調(diào)節(jié)器74和絕緣板75 組成，內(nèi)光源71固定在支架72上，支架72與絕緣板75連接，絕緣板75上有便于內(nèi)光 源71散熱的通氣口73，絕緣板75與上封蓋10連接，并壓緊密封罩5， 保培養(yǎng) 夕卜漏；通常的離調(diào)節(jié)器74可以控制內(nèi)光源71的照渡值。本發(fā)明可組合成串聯(lián)或者并i^t^統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)特種#51和大規(guī)11#51目標(biāo)。本發(fā)明也不乂ffl31其固定支架調(diào)整，實(shí)現(xiàn)不同安裝角度控制要求。
權(quán)利要求
1、一種氣升式光生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器罐體(1)內(nèi)的內(nèi)光源裝置(7)，反應(yīng)器罐體(1)壁上的接種口(6)與排料口(11)，反應(yīng)器罐體(1)頂部的封蓋(10)上的測量口(8)、排氣口(9)及底部的下封蓋(2)和溫控器(3)，其特征是還包括固定在下封蓋(2)中心通孔上的分配器裝置(4)，并經(jīng)由分配通道(41)與反應(yīng)器罐體(1)的內(nèi)腔室相通，加料管道(12)內(nèi)的營養(yǎng)素經(jīng)由注料孔(42)進(jìn)入各分配通道(41)中。
2、 如權(quán)利要求1所述的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是所述的分配器 裝置(4)是階梯圓臺形，各分配通道(41)的出口設(shè)置在圓臺側(cè)面或頂部 上。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是所述的分 配器裝置(4)的階梯圓臺形外面有一互相蓋合的密封蓋(45)，密封蓋(45) 其上的對應(yīng)各分配通道(41)的環(huán)形腔室(43)內(nèi)設(shè)置有單向閥(46)，環(huán) 形腔室(43)間由0形密封圈(44)隔離。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的氣升式光生物反應(yīng)器，其特征是上述的溫 控器(3)設(shè)置在反應(yīng)器罐體(1)外進(jìn)行溫度控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣升式光生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器罐體內(nèi)的內(nèi)光源裝置，反應(yīng)器罐體壁上的接種口與排料口，以及反應(yīng)器罐體頂部的封蓋上的測量口、排氣口及底部的下封蓋和溫控器，其特征是還包括固定在下封蓋中心通孔上的分配器裝置，并憑借其中的多個(gè)分配通道與反應(yīng)器罐體的內(nèi)腔室相通，營養(yǎng)素分別經(jīng)加料管道由注料孔進(jìn)入分配通道中。分配器裝置的階梯形圓臺外面有一互相蓋合的密封蓋，其上對應(yīng)各分配通道的環(huán)形腔室內(nèi)設(shè)置有單向閥。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多介質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)的均勻分配與混合，可防止培養(yǎng)基倒流入分配通道，結(jié)構(gòu)合理，營養(yǎng)素注入方便可靠，適用于實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)規(guī)模化微藻養(yǎng)殖及其它光合生物細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)，具有較好的工業(yè)放大應(yīng)用前景。
文檔編號C12M1/42GK101613664SQ200910016839
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者吳懷之, 吳美玲, 李森茂, 亮 田 申請人:青島生物能源與過程研究所