[发明专利]光生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及光生物培养技术领域，尤指一种光生物反应器。

背景技术

近年来，国际市场能源价格突飞猛进，许多国家将粮食产品用于燃料的生产，进而成为导致粮价飞涨的一个重要因素。据统计，2007年全球用于生产燃料的粮食超过了1亿吨，而2009年美国1/4的粮食用于生产汽车燃料。使用植物原料生产车用燃料存在着一系列问题：一是是否适合当地气候，实现高产稳产；二是种植过程中产生的土地资源紧缺的问题以及由此引起的其他农作物价格上涨的问题。特别在我国人多地少的情况下，这些问题尤为突出。传统的生物燃料生产方法有待于更新。

微藻作为生产生物能源物质的新原料，能够利用阳光进行光合作用，并能利用CO₂作为其生长的原料，产生的油脂可以直接合成生物燃料，同时还能起到CO₂减排和固定回收利用的作用。与其他植物相比，微藻生产油脂的速度快，在经济与时间成本上具有很大的竞争力，而且某些特殊藻种的含油量可达到80％。同时其占地面积小，因此也不存在与其他农作物争地的问题。另外微藻还含有丰富的蛋白质、多不饱和脂肪酸、多种生理活性物质，都是具有很高附加值的产品。

目前规模化生产微藻可行的方法之一即为使用开放式跑道池反应器，具有结构简单，操作容易，成本低廉等特点。早在二十世纪五十年代，就已经有人将跑道池用于大量培养微藻。

传统的跑道池反应器是占地面积为1000～5000m²，培养液深度为15cm的环形浅池。以自然光为光源和热源，靠叶轮转动的方式使培养液于池内混合、循环，防止藻体沉淀并提高藻体细胞的光能利用率，可通入空气或CO₂气体进行鼓泡或气升式搅拌。

传统的跑道池反应器大多采用敞开式培养方式，单纯依靠叶轮的搅拌并不能达到很好的光利用率，且CO₂利用效率低，培养温度也无法控制。

发明内容

本发明提供一种光生物反应器，用以解决现有技术中存在的光利用效率低的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种光生物反应器，包括：藻液池；弧形顶板，所述弧形顶板设置在所述藻液池的上方，所述弧形顶板布置成第一端比第二端高；和泵，所述泵将所述藻液池中的藻液泵送到所述弧形顶板的第一端，使得所述藻液从所述弧形顶板的第一端沿着整个弧形外表面流向位置较低的第二端，并从所述弧形顶板的第二端回流到所述藻液池中，从而实现藻液的循环培养。

在本发明的一个优选实施例中，为了防止藻液从弧形顶板的侧部流出，将所述弧形顶板的两个侧部边缘向上卷起，从而确保所述藻液不会从弧形顶板的侧部流出，而仅能从弧形顶板的第一端流向第二端。当然，本发明不局限于此，也可以在弧形顶板上方安置与弧形顶板相同形状的密闭式反应器，此反应器可以为软材质也可为硬材质，以保证藻液在弧形顶板上方均匀流淌，不会从侧部流下，且不会因液面薄而产生过多的蒸发。

根据本发明的一个优选实施例，所述藻液池的底部形成有至少两个逐次下降的台阶，从所述弧形顶板的第二端流下的藻液先到达所述藻液池的底部的最高的台阶上，然后沿着各个台阶逐个地往下流到最低的台阶处。

根据本发明的一个优选实施例，所述藻液池的底部形成为倾斜面，所述倾斜面的高度沿从所述第二端向所述第一端的方向逐渐降低。

根据本发明的另一个优选实施例，所述弧形顶板的弧形内表面具有反光层或反光装置，并且所述光生物反应器还包括位于藻液池之外的反光板，所述反光板被布置成将所述藻液池之外的其它区域的光线反射到所述弧形顶板的内表面，并被所述弧形顶板的内表面反射到所述藻液池之中。

根据本发明的另一个优选实施例，所述弧形顶板通过支撑装置支撑在所述藻液池的上方。

根据本发明的另一个优选实施例，所述弧形顶板通过悬挂装置悬挂在所述藻液池的上方。

根据本发明的另一个优选实施例，所述支撑装置包括支撑在所述弧形顶板的第一端的第一支撑杆和支撑在所述弧形顶板的第二端的第二支撑杆。

根据本发明的另一个优选实施例，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆均为空心杆，藻液通过泵经由空心的第一支撑杆输送至弧形顶板的第一端，流至第二端后经由空心的第二支撑杆流回至藻液池中。

根据本发明的另一个优选实施例，所述第一撑杆和/或第二支撑杆的高度能够调节，从而能够调节所述弧形顶板倾斜度或高度。

根据本发明的另一个优选实施例，所述反光板的反射角度能够调节。