[实用新型]一种产业化培养微藻的生产装置

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及微藻培养工程领域与环保技术领域，具体地说是一种产业化培养微藻的生产装置。

[背景技术]

微藻能有效利用光能、二氧化碳和无机盐，合成脂肪、蛋白质、多糖以及多种高附加值的生物活性物质。随着人类对微藻认识的不断加深，开发和研制新型高效光生物反应器及其培养方法，已成为微藻生物工程技术的一个重要组成部分。

目前，微藻培养主要有开放式和封闭式两种光生物反应器。开放式光生物反应器主要有四种类型：浅水池、循环池、跑道池式、池塘。其中，最典型、最常用的开放池培养系统是Oswald(1969)设计的跑道池反应器，该类培养系统实际上就是占地面积上千平方米，培养液深度为20厘米左右的环形浅池；以自然光为光源和热源，依靠桨轮(paddle wheel)或者旋转臂(rotating arm)的转动，使培养液在池内混合、循环，防止藻体沉淀并提高藻体细胞的光能利用率。开放式光生物反应器虽然构建简单、成本低廉、操作简便，但其存在易受污染、培养条件不稳定等缺点，只能用于螺旋藻、小球藻及盐藻等少数能耐受极端环境的微藻培养。而封闭式反应器培养条件稳定，可无菌操作，易进行高密度培养，已成为今后的发展方向。与开放式光生物反应器相比，封闭式光生物反应器具有以下优点：①无污染，能实现单种、纯种培养；②培养条件易于控制；③培养密度高，易收获；④适合于所有微藻的光自养培养，尤其适合于微藻代谢产物的生产；⑤有较高的光照面积与培养体积之比，光能和二氧化碳利用率较高。因此，近年来在国内外封闭式光生物反应器的研制和开发利用较快，有些已实现了微藻的高密度商业化培养。目前封闭式光生物反应器有：管道式、平板式、柱状气升式、搅拌式发酵罐、立式吊袋、浮式薄膜袋等。虽然封闭式光生物反应器的型式繁多，但用于大规模生产的目前仅见报道的为年产上百吨藻粉的管道式光生物反应器，并且该设备的造价及维修成本很高，很难普及。

另一方面，微藻培养的生产成本也居高不下，首先是原料成本，其次是采收成本。要降低微藻培养的原料成本，必须改变目前常用的以碳酸氢钠、葡萄糖等为主的碳源，采用以烟道气、其它富含二氧化碳的工厂废气作为主要碳源的原料供应方式，同时实现二氧化碳的减排。而微藻生长所需的氮、磷供应也应尽可能采用富营养化的地表水或工业废水中已有的氮、磷，不足的营养成分只需少量添加，从而大幅度降低微藻培养的原料成本。

[发明内容]

本实用新型的目的在于克服上述现在技术存在的缺陷及不足，开发一种投资少、操作简单，能充分利用太阳光能，以及工业废气、富营养化地表水或工业废水为主要原料，进行大规模培养微藻的生产装置，同时实现二氧化碳的减排以及对污染水体的治理。一种产业化培养微藻的生产装置，包括气推式光生物反应器、供气总管、补液总管、藻液总管，每一个气推式光生物反应器设有环状浅水池1、隔离墙2、排液管3、补液管4、进气管5、支管6、农用薄膜7、透光板8、遮光膜9，其特征在于气推式光生物反应器按行和列整齐排列，所有气推式光生物反应器均为并联连接。每个气推式光生物反应器单元装置采用砖块和混凝土砌筑的环状浅水池1，对于将来可能用于耕种的土地，用复合土工膜建水池。环状浅水池1中砌有一道两端开放的隔离墙2，池的宽度为1～4米，长度为6～80米，深度为30～50厘米。气推式光生物反应器底部设有排液管3，气推式光生物反应器上部设有补液管4，气推式光生物反应器中部的隔离墙上固定有进气管5，进气管5上与至少四根L型的支管6连接，支管的横管与池底平行，并与池壁垂直；横管的侧壁开有许多微喷气孔(或管等)；整个气推式光生物反应器采用农用薄膜7完整地覆盖，在农用薄膜7的中部设有天窗，天窗上盖有透光板8。横管上微孔喷气的气流方向均为水平向前，由此，反应器中水体在无数根推进方向一致的微小气流的推动下，形成顺时针方向的藻液主体流动。同时，每一股气体微射流都能在一定范围内产生卷吸混合，使上下层藻液进行混合，而气泡的上浮强化了藻液中溶氧的解析，氧气被气泡带至液面而释放；此时气体微射流中的二氧化碳也同时溶解在藻液中，为微藻的生长提供碳源。在本实用新型中，进气管支管的横管与竖管为弯头连接，横管的另一端由螺帽封住，这样的结构在喷气孔或管被微藻堵塞时，能够把横管拆下来方便地进行清理。