[发明专利]薄膜挂袋式单胞藻光生物反应器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光生物反应器及其制作方法，具体涉及一种薄膜挂袋式单胞藻光生物反应器及其制作方法，适用于生产上作为培养单胞藻的封闭式反应器。

背景技术

在单胞藻的三级生产性培养阶段，有开放式培养和封闭式培养两种方式。开放式培养又包括传统开放池培养和开放式跑道池培养两种方式。传统开放池主要有玻璃钢水槽、土池、水泥池等；开放式跑道池即指目前生产上流行的Oswald设计的跑道池反应器(Race-way Photobioreactor)。封闭式培养的光生物反应器又包括板式和管式等种类，但目前都只是停留在小试或中试阶段，尚未有正式应用于生产的报道。

上述已有技术存在的问题和不足在于，开放式培养过程中培养条件难以控制，温度、光照强度不稳定，水分容易蒸发。对需培养的藻种要求高，适合培养的藻种不多。培养时容易受到污染，难以保证单胞藻培养的纯度、质量和卫生要求，无法实现高密度培养。在开放式培养系统中，机械搅拌还会对单胞藻产生剪切作用使藻体断裂。封闭式培养装置过于复杂，成本和适用性问题一直成为制约单胞藻培养向生产性培养转变的“瓶颈”。

出现以上问题和不足的原因在于，开放式培养因为与外界环境接触较多，易受外界温度、空气、光照强度及光照周期变化的影响。培养环境的不稳定给待培养的藻种提出了较高的要求。外界灰尘、昆虫、细菌、原生动物及其他藻种的影响，而容易受到污染。在开放式系统中，单胞藻在水体中分布不均匀，也容易沉淀，不能充分利用阳光和进行气体交换，必须进行机械搅拌。本领域现有的平板式、管式光生物反应器过于复杂，且在培养单胞藻时不具备便捷、简单、有效、成本低的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄膜挂袋式单胞藻光生物反应器及其制作方法，以克服现有技术的不足。

薄膜挂袋式单胞藻光生物反应器，包括一个底部带有倒圆锥状的气升部的中空透明柱状体，该柱状体的顶端封闭且设有悬挂结构，所述的气升部底端接有充气管，所述的柱状体的外侧面自上而下依次设有料液进入管和藻液排出管，且气升部和藻液排出管之间为单胞藻生长部，位于料液进入管和藻液排出管之间为缓冲部。

考虑到加入液体时便于确定单胞藻和营养盐的合适比例，在单胞藻生长部的外侧面，从下往上依次在1/3、1/2、2/3处，以及藻液排出管和单胞藻生长部的连接处分别设有环状或弧状的标志线。

考虑到单胞藻在反应器中的均匀分布，使单胞藻在反应器中能充分与二氧化碳和氧气和营养盐充分接触，单胞藻在反应器中的分布没有死角，气升部设计成倒圆锥形状。同时，考虑到鼓气的特点和结构的整体效果，气升部的高度是单胞藻生长部高度的1/10～1/5。

考虑到便于通过料液进入管加注料液，防止培养液倒流入料液进入管，同时便于藻液排出管排出成熟的单胞藻，而且能在反应进行过程中，起到缓冲二氧化碳的作用，料液进入管和藻液排出管需保持适当距离，二者之间为缓冲部，缓冲部的高度是单胞藻生长部高度的1/5～1/3。

为了确保单胞藻在生长时得到足够的阳光，本发明采用透光率在75％以上的塑料薄膜制作，该透光率在75％以上的塑料薄膜可以是低密度聚乙烯。

考虑到较好地固定光生物反应器的主体结构，并使之能脱离地面，防止反应器受到破损，柱状体的顶端设有悬挂结构。所述的悬挂结构可以是挂钩或吊环。

制作本发明时，首先，选高度在1～2m之间、直径在100～500mm之间且上下端开放的薄膜筒状体，在该筒状体的下端口上标注两个相互对称的下标记点，在两个下标记点以上0.5～1.5个直径高度的外侧面上标注两个上标记点，在两个下标记点连线两侧的下端口上标注两个相互对称的弧线段；将一个弧线段的两个端点与另一个弧线段的端点分别对接而形成周长与充气管相吻合的开口；沿着弧线段对接后的端点与该端点一侧的上标记点将筒状体的外侧面热封在一起，即形成了倒圆锥状的气升部；将充气管与上述开口固接在一起；再依次将藻液排出管和料液进入管道入气升部上方的筒状体外侧面上；最后将筒状体的上端口封闭即可。