[实用新型]一种高效转化CO2的光生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于藻类进行光合作用的高效转化CO₂的光生物反应器。

背景技术

目前用于微藻处理的生物反应器有各种结构，考虑到微藻对高剪切比较敏感，通常选择气升式的光生物反应器，但是虽然该类光生物反应器采用气液循环混合的方法，但是仍然存在气液混合效率不高、传质强度较小的问题，为强化气液混合和传质，技术人员作了各种改进，如在专利号200420009076.2，名称为“气升式光生物反应器”的实用新型专利中，为解决上述问题，对气体分布器的喷嘴数量及形状作了改进，以期更利于气体在培养液中的分散，消除死角。但是实际应用中，如论对气体分布器的结构如何设计，其气液混合效率改善并不明显，主要是因为气体和液体只在罐体内进行一次气液混合，传质面积受气泡大小限制，从而影响传质效率。当然对于普通用于培养微藻的气升式光生物反应器而言，由于其通入的气体中二氧化碳浓度较低(5％体积左右)，因此这类改进基本能满足要求。但是当需要处理二氧化碳浓度高(20％体积左右)的工业排放气进行二氧化碳减排时，除对工艺进行优化外，高效的气液混合和传质对于微藻固定CO₂的速率同样具有重大影响，而上述常规改进难以满足要求。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、操作方便、具有高效气液混合效率、强化传质、循环程度高的高效转化CO₂的光生物反应器，该反应器可很好的用于利用微藻对含有高浓度CO₂的工业排放气进行处理光合作用。

本实用新型技术方案包括设有培养基进口、培养液出口、冷却水进口、冷却水出口、进气口和排气口的玻璃罐体，所述玻璃罐体内侧环形设有多根分别与冷却水进口和冷却水出口连通的换热管，上升导管将玻璃罐体分为下升区及下降区，玻璃罐体顶部还设气体分离区，进气口经进气管道与位于上升区底部的气体分布器连通。

所述下降区设有培养液外循环管路，所述培养液外循环管路经水泵与进气管道连通。

所述进气口与进气管道之间设有文丘里管，培养液经文丘里管与进气管道连通。

通过上升导管将玻璃罐体分为下升区及下降区，气体分布器设在上升区底部，喷出含有大量待处理气体(本实用新型中待处理气体指二氧化碳含量体积浓度最高达20％的用于微藻转化的气体)的培养液，由于上升区下部气含率大，故其密度小，培养液轻，加上喷流动能，使上升管内的液体上升，到达上升区上部时，由于上部空间大，气体从培养液中逃逸出，通过气体分离区由排气口排出，同时培养液变重从下降区下降，到反应器底部时又循环进入上升区，形成反复的循环。

同时，发明人在研究了现有各种气升式光反应器结构的基础上，大胆设计，突破了目前只考虑如何在玻璃罐体内加强气液混合的概念，在下降区通过培养液外循环管路经水泵将玻璃罐体内的部分培养液抽出，在玻璃罐体外与待处理气体先进行前期气液混合，然后再送入本实用新型的光生物反应器的玻璃罐体内进行微藻转化，这样，除了玻璃罐体内培养液在上升区和下降区间的循环外，还在玻璃罐体外部构建带文丘里管吸气装置的外部回流循环结构，通过内外循环强化了循环程度，利于气液混合。

进一步的，发明人人还在进气口与进气管道之间采用了文丘里管，在将培养液送入文丘里管的同时，利用文氏管收缩段中液体的流速增加压强变小的原理，形成负压将待处理气体通过进气口吸入文丘里管，并使气泡分散并与液体均匀混合，经过在文丘里管内进行充分的前期气液混合，再通过进气管道一起送入气体分布器，气体分布器喷出的培养液含有大量待处理气体，且气体主要以微小气泡形式存在，以增加传质面积，可获得高效的传质效果。

本实用新型的优点为：

1、本实用新型结构简单、操作简便，特别适用于在工业排放气进行二氧化碳减排系统中利用微藻进行光合作用以高效固定二氧化碳，对二氧化碳的减排速率可达50％以上，操作成本低、周期短。

2、通过建立玻璃罐体内外的两套循环，待处理气体和培养液进行了前期气液混合，进一步强化了循环程度。

3、利用文丘里管自身特点，使培养液和待处理气体在管内充分混合，气泡充分分散并与液体均匀混合，再经气体分布器喷出时，玻璃罐体内气体主要以微小气泡形在存在，有效提高了传质面积，液体混合好，传质强度高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为经处理后排气口中气体CO₂的浓度示意图。