一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，潛水泵置于微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池池底，并通過主體吸入管與塔形主體角鋼支架頂端均勻分布的上水分布管連接，光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽通過儲(chǔ)液槽角鋼支架固定在塔形主體角鋼支架上；所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽中儲(chǔ)液槽角鋼支架與塔形主體角鋼支架組成三角長(zhǎng)方體，不銹鋼絲網(wǎng)固定于儲(chǔ)液槽角鋼支架與塔形主體角鋼支架組成三角長(zhǎng)方體內(nèi)，透明塑料薄膜固定在不銹鋼絲網(wǎng)內(nèi)側(cè)，透明波紋塑料引流板固定在不銹鋼絲網(wǎng)的外側(cè)，透明波紋塑料引流板上邊緣略高于不銹鋼絲網(wǎng)的上邊緣；整個(gè)反應(yīng)器從上至下由若干由小到大的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽組成。本實(shí)用新型具有光合效率高，節(jié)能高效，維護(hù)方便的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)微藻規(guī)模化連續(xù)式養(yǎng)殖。
【專利說明】一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種用于培養(yǎng)微藻的仿生型疊層式光合生物反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在化石燃料日益枯竭、溫室氣體大量排放的背景下，開發(fā)可再生能源，開展節(jié) 能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)變得日趨重要。微藻作為一種新型的生物燃料，能有效利用C0 2進(jìn)行 光合作用，越來越受到人們的重視，同時(shí)微藻在食品、飼料、醫(yī)藥、凈化污水等多個(gè)方面具有 廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 隨著微藻研究的不斷深入，人們逐漸意識(shí)到，光生物反應(yīng)器是限制微藻高密度高 效培養(yǎng)的一個(gè)重要因素，開發(fā)和研制新型高效光生物反應(yīng)器已成為微藻生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的 關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0004] 目前，微藻培養(yǎng)的光生物反應(yīng)器主要分開放式和密閉式兩種。開放式反應(yīng)器的優(yōu) 點(diǎn)是構(gòu)建簡(jiǎn)單、成本低廉及操作簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)也很明顯：（1)反應(yīng)器占地面積大，土地利用率 低；（2)光照表面積與體積之比低，微藻光合效率不高；（3)采用機(jī)械攪拌促進(jìn)培養(yǎng)物中的 物質(zhì)和能量交換，能耗大（4 )開放式微藻光生物反應(yīng)器一般在地面上建設(shè)，地表水、動(dòng)物、枯 枝落葉污染比較嚴(yán)重。
[0005] 雖然封閉式光生物反應(yīng)器在某種程度上克服了開放式微藻光合反應(yīng)器的缺點(diǎn)，但 是還存在嚴(yán)重的不足：（1)反應(yīng)器的成本比較高，操作要求也高，清洗等運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用很 高，成為密閉式光生物反應(yīng)器產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的瓶頸問題；（2)密閉反應(yīng)器中易發(fā)生氧氣堆積， 會(huì)對(duì)微藻的生長(zhǎng)產(chǎn)生毒害作用，這是密閉式反應(yīng)器的通病；（3)當(dāng)反應(yīng)器中的藻濃度比較 高時(shí)，密閉反應(yīng)器的透光性變差，影響了光照效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的是提出一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，能夠大幅度提高微 藻產(chǎn)量，高效固碳，低成本，便于操作、安全系數(shù)高。
[0007] 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008] 本實(shí)用新型由微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)、潛水泵（2)、主體吸入管（3)、塔形主體角鋼 支架（4 )、光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5 )、上水分布管（9 )組成。
[0009] 潛水泵（2 )置于微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)池底，并通過主體吸入管（3 )與塔形主體角 鋼支架（4)頂端均勻分布的上水分布管（9)連接，光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)通過儲(chǔ)液槽角鋼支 架（10)固定在塔形主體角鋼支架（4)上。
[0010] 所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)由輕質(zhì)透明塑料薄膜（6)、不銹鋼絲網(wǎng)（7)、透明波 紋塑料引流板（8)、儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)組成；儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)與塔形主體角鋼支架 (4)組成三角長(zhǎng)方體，不銹鋼絲網(wǎng)（7)固定于儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)與塔形主體角鋼支架（4) 組成三角長(zhǎng)方體內(nèi)，透明塑料薄膜（6)固定在不銹鋼絲網(wǎng)（7)內(nèi)側(cè)，透明波紋塑料引流板 (8)固定在不銹鋼絲網(wǎng)（7)的外側(cè)，透明波紋塑料引流板（8)上邊緣略高于不銹鋼絲網(wǎng)（7) 的上邊緣。整個(gè)反應(yīng)器從上至下由若干由小到大的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)組成。
[0011] 本實(shí)用新型的工作原理是：用潛水泵（2)把微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)中的微藻培養(yǎng) 物通過主體吸入管（3)泵送到位于塔形主體角鋼支架（4)頂端均勻分布的上水分布管（9)， 均勻分散到最頂端的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)中，培養(yǎng)液溢出后依靠重力驅(qū)動(dòng)沿著透明波紋 塑料引流板（8 )流入下一層光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽中，如是微藻培養(yǎng)物逐級(jí)下行，直至流至最底 端微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1 )，形成藻液開發(fā)式循環(huán)回路。
[0012] 本實(shí)用新型還可以通過在主體吸入管（3)增加一個(gè)新鮮微藻培養(yǎng)基的輸入口，以 及在微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)增加一個(gè)培養(yǎng)物出口，使得新鮮培養(yǎng)物進(jìn)入量與微藻培養(yǎng)物流 出量平衡，即實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0013] 本實(shí)用新型所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)的數(shù)量可以根據(jù)生產(chǎn)需要增減。
[0014] 本實(shí)用新型所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)的不銹鋼絲網(wǎng)（7)的傾角可以根據(jù)各疊 層距離地面高度和不同季節(jié)的太陽入射角的變化加以調(diào)整，使得太陽光光線盡可能均勻入 射到反應(yīng)器的各個(gè)部位。
[0015] 在塔形主體角鋼支架的水平方向上的長(zhǎng)度，可以根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整。
[0016] 本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果：反應(yīng)器的總體模仿喬木的生物學(xué)結(jié)構(gòu)特征，形狀 為疊層式塔型結(jié)構(gòu)，層與層之間互不遮擋，能夠最充分地接受陽光輻射，進(jìn)行光合作用，達(dá) 到高效固碳目的。整個(gè)構(gòu)架為多個(gè)三角形并接，層傾斜角度任意可調(diào)，在充分利用光能的情 況下，保持整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；反應(yīng)器的整個(gè)框架材料為不銹鋼，層間托舉材為網(wǎng)狀鋼絲結(jié) 構(gòu)，透光性良好，反應(yīng)器主體選用輕質(zhì)透明塑料，利用網(wǎng)狀鋼絲結(jié)構(gòu)固定，解決了玻璃反應(yīng) 器重且危險(xiǎn)系數(shù)高等缺點(diǎn)；反應(yīng)器的流動(dòng)方式則采用了溢流方式，層層之間有透明的引流 擋板，藻液在重力驅(qū)動(dòng)下順著引流擋板流向下層底部，增加攪動(dòng)，有利于藻類與外界空氣的 接觸，有效減少藻類的貼壁生長(zhǎng)的現(xiàn)象。因此具有光合效率高，節(jié)能高效，維護(hù)方便的特點(diǎn)， 是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)微藻規(guī)?；B續(xù)式養(yǎng)殖的好設(shè)備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實(shí)用新型的示意圖的主視圖。
[0018] 圖2為本實(shí)用新型的示意圖的側(cè)視圖。
[0019] 圖3為圖1所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽5的局部放大圖。
[0020] 其中，1為微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池，2為潛水泵，3為主體吸入管，4為塔形主體角鋼支 架，5為光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽，6為輕質(zhì)透明塑料薄膜，7為不銹鋼絲網(wǎng)，8為透明波紋塑料引流 板，9為上水分布管，10為儲(chǔ)液槽角鋼支架。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 本實(shí)用新型將結(jié)合附圖，通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0022] 如說明書附圖所示，按照每日處理沼液1噸的目標(biāo)，仿生型疊層式光合生物反應(yīng) 器層數(shù)為5層，反應(yīng)器水平方向長(zhǎng)度為10米，由輕質(zhì)透明塑料薄膜6在不銹鋼絲網(wǎng)7所支 撐的三角形空間即光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽5的總?cè)莘e為10立方米。先向微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池內(nèi) 注入小球藻BG11培養(yǎng)基8000L，以及純培養(yǎng)的普通小球藻培養(yǎng)液(藻液生物質(zhì)含量為4. 3g/ L) 2000L，開動(dòng)潛水泵，使藻液在反應(yīng)器中循環(huán)培養(yǎng)，當(dāng)培養(yǎng)溫度30°C，光強(qiáng)15, OOOLux，連 續(xù)培養(yǎng)4天，藻液生物質(zhì)含量為1. 3g/L。第五天開始通過在主體吸入管3增加一個(gè)新鮮微 藻培養(yǎng)基的輸入口，從緊鄰一個(gè)出欄生豬為3萬頭的規(guī)?；B(yǎng)殖企業(yè)所建設(shè)的豬糞尿沼液 溏所設(shè)立的沼液生物膜濾塔預(yù)處理過的沼液儲(chǔ)存池中，按照每日輸入沼液1噸的速率向光 合反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)充新鮮沼液；同時(shí)在微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池1增加一個(gè)培養(yǎng)物出口，同樣按每日 1噸的速率向外輸出微藻培養(yǎng)物，使得新鮮培養(yǎng)基的進(jìn)入量與微藻培養(yǎng)物流出量平衡，即實(shí) 現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。微藻培養(yǎng)物送入微藻連續(xù)收獲系統(tǒng)，其中的微藻生物質(zhì)含量達(dá)1. lg/L以上。
[0023] 為了擴(kuò)大沼液的處理能力，可以增加上述規(guī)模的光合反應(yīng)器的組數(shù)，并通過并聯(lián) 的方式確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1. 一種仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是由微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)、潛水泵 (2)、主體吸入管（3)、塔形主體角鋼支架（4)、光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)、上水分布管（9)組 成； 潛水泵（2)置于微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)池底，并通過主體吸入管（3)與塔形主體角鋼 支架（4)頂端均勻分布的上水分布管（9)連接，光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)通過儲(chǔ)液槽角鋼支架 (10)固定在塔形主體角鋼支架（4)上； 所述的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)由輕質(zhì)透明塑料薄膜（6)、不銹鋼絲網(wǎng)（7)、透明波紋塑 料引流板（8)、儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)組成；儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)與塔形主體角鋼支架（4)組 成三角長(zhǎng)方體，不銹鋼絲網(wǎng)（7)固定于儲(chǔ)液槽角鋼支架（10)與塔形主體角鋼支架（4)組成 三角長(zhǎng)方體內(nèi)，透明塑料薄膜（6)固定在不銹鋼絲網(wǎng)（7)內(nèi)側(cè)，透明波紋塑料引流板（8)固 定在不銹鋼絲網(wǎng)（7)的外側(cè)，透明波紋塑料引流板（8)上邊緣略高于不銹鋼絲網(wǎng)（7)的上邊 緣；整個(gè)反應(yīng)器從上至下由若干由小到大的光合反應(yīng)器儲(chǔ)液槽（5)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是在主體吸入管（3) 增加一個(gè)新鮮微藻培養(yǎng)基的輸入口，以及在微藻培養(yǎng)物儲(chǔ)液池（1)增加一個(gè)培養(yǎng)物出口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是所述的光合反應(yīng)器 儲(chǔ)液槽（5)的數(shù)量根據(jù)生產(chǎn)需要增減。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是所述的光合反應(yīng)器 儲(chǔ)液槽（5)的不銹鋼絲網(wǎng)（7)的傾角根據(jù)各疊層距離地面高度和不同季節(jié)的太陽入射角的 變化加以調(diào)整。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生型疊層式微藻光合反應(yīng)器，其特征是在塔形主體角鋼支 架的水平方向上的長(zhǎng)度根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整。
【文檔編號(hào)】C12M1/00GK203904335SQ201420324981
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】劉玉環(huán), 王允圃, 阮榕生 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)