[实用新型]一种气升式光生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于微藻封闭养殖用光生物反应器——一种气升式光生物反应器。

背景技术

藻类属于微型植物，微藻能够利用简单的矿物质营养素，在光合作用(日光和人工照明)的情况下，将CO₂和水转化为我们生活需要的各种有机化合物(如色素、蛋白质、氨基酸、维生素和脂肪酸、多糖和矿物质等人体必需的营养成份)。由于藻类具有高效光利用率，以及从周围环境中快速高效吸收营养素(如CO₂、氮、磷等)并转化成有机化合物的能力，使藻类成为拥有未来解决食品、能源危机的巨大经济潜力。藻类养殖对于CO₂减排、污水处理以及清洁生物能源利用方面的重要作用、以及在改善生态环境的重大意义，使藻种改良实验室科学研究、微藻的实验室培养与工业化养殖，以及微藻的综合利用技术推广研究，成为目前最热门的科研与应用领域之一。尽管藻类具备了较高的环境与经济价值，但要实现藻类产业的经济性利用，目前仍受限于工业规模化藻类养殖的光生物反应器的研制。

当前，藻类的培养主要有开放式和封闭式两种光生物反应器，开放式生物反应器由于不具备温度控制能力、生产受季节影响，且生产过程容易受到各种异生物的污染而证明并不是最有效的方式。为此，人们开始研究各种封闭式光生物反应器，如管道式、平板式、柱状气升式、浮式薄膜袋等光生物反应器。由于这些光生物反应器结构不同，其实际使用效果差异很大，产品结构对藻类的养殖产量与养殖效果的影响就更加明显。

已有公告号CN2384948Y，以及康瑞娟等发表在“化学反应工程与工艺2002，17(1)”上的“用于微藻培养的气升式光生物反应器”的论文。公开技术构建的基于内外光源结合的气升式内环流光生物反应器，该产品主要由罐体、气体提升管、内光源密封管、热交换装置、气体分布器、内外光源等部分组成。其核心技术是：采用日光灯管作为内外光源；采用气体分布器使通入的混合气体形成细小的气泡，提高气液的传质面积与效果；采用热交换装置加热或冷却培养液温度。公告号CN2748464Y在前一专利技术基础上，仅针对其结构件的使用稳定性和安全性做了必要的修改。技术上主要存在的问题是内光源密封管采用一段或两段凸环玻璃制品制造，再加O形橡胶圈密封的结构形式，密封管加工制造与装配过程复杂，成本高；采用气体分布器的结构只能对气体这一种注入介质起到分布作用，而且无法防止培养液倒流入分布器，气体分布器使用过程中，分布器孔受到微藻滋生容易被堵塞，影响长期使用效果；另外，采用在罐体内加装热交换装置的办法，也会由于加热器表面温度高使部分培养物受到伤害而死亡，影响产量；再者，由于其内部支持构件较多，不利于物料混合，造成微藻附着影响生长，并且会遮挡光线穿透力而影响总体光合作用效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种气升式光生物反应器，以克服现有技术结构及其长期使用性能上的诸多不足。

本发明是对已有柱状气升式光生物反应器结构与功能的改进，通过采用一种新型营养素分配器装置和温控模式，使反应器罐体内注料均匀分布而且无堵塞，温控器设置在反应器罐体外进行温度控制，实现了对多介质营养素(如培养液等)的稳定性更高、更合理的处理，对罐体内培养物的损伤更小。

本发明的技术方案包括反应器罐体内的内光源装置，反应器罐体壁上的接种口与排料口，以及反应器罐体顶部的封盖上的测量口、排气口及底部的下封盖和温控器，其特征是还包括固定在下封盖中心通孔上的分配器装置，并经由其中的多个分配通道与反应器罐体的内腔室相通，加料管道经由注料孔进入各分配通道中。

分配器装置是阶梯圆台形，各分配通道的出口设置在圆台侧面或者顶部上。

考虑到培养物倒流入分配通道堵塞分配通道的可能情况，所述的分配器装置的阶梯圆台形外面有一相盖合的密封盖，密封盖其上的对应各分配通道的环形腔室内设置有单向阀，环形腔室间由O形密封圈隔离。

分配器装置由阶梯圆台与相应的密封盖、单向阀、O形密封圈组成，分配通道与密封盖配装后，在阶梯处形成数个环形腔室，环形腔室间由O形密封圈隔离；在密封盖的侧面或者顶面上安装有单向阀，单向阀能允许营养素注入并防止培养液倒流入分配通道；其中注料孔，分配通道与环形腔室连通，呈T形或L形，分配器装置和密封盖由下封盖压紧在反应器罐体上。