[发明专利]系统内控温藻液外循环式微藻光生物反应器

说明书

  

技术领域

本发明涉及一种微藻光生物反应器。 

背景技术

在夏季高温环境下，微藻大规模培养的藻液温度控制非常关键，因为如果温度过高，会出现其他生物侵染严重，使生产的微藻产量下降，甚至死亡的问题。 

现有的微藻光生物反应器系统自身没有温控装置，主要依靠对车间内整体温度的控制来降低反应器内藻液温度。常用的降温方法包括空调方式、雨帘方式、喷水方式和加盖遮阳网方式等。这些做法的主要缺陷是，温度调节速度慢，能耗大，而且车间内安装降温排风设施后噪声很大，导致生产环境恶化。其中加盖遮阳网方式还降低了光照强度，影响了光能利用率，从而降低了产量和细胞浓度。 

另外，在微藻大规模培养过程中，通常需要向光反应器中通入空气与二氧化碳的混合气体，强制藻液进行流动，实现微藻细胞在光反应器中的良好悬浮，在强光与弱光之间反复进行位置变换，以适应微藻细胞光合作用及生长的习性。比如授权公告号为“CN201062270Y”的中国实用新型专利，公开了一种“工业化规模经济型光生物反应器”，该反应器内纵向铺设有供气管，供气管上贯通全长钻有通气孔，使藻类细胞在反应器中能够达到很好悬浮。 

这类光生物反应器的供气管前端需要连接大功率风机，并且风机工作时需要降温，因此具有能耗大、噪声高的突出问题；另外，主要利用空气强制藻液进行流动，而空气中含有很多不确定的成分，包括其他微藻或微生物，很容易使培养物受到侵染，引起减产或培养失败。第三方面，随空气一起通入到反应器中的二氧化碳被空气稀释，而且直接随空气从反应器主体高度方向（仅70-100cm）散失到大气中，没有被微藻很好的吸收利用。大多数二氧化碳根本就没有接触到微藻，甚至没有来得及溶于培养液，就被空气带走散失到大气中去了，不仅影响了光合作用效果，而且造成了二氧化碳浪费。第四方面，通入的空气被排放过程中会带走大量蒸发水，造成水源浪费。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种系统内控温藻液外循环式微藻光生物反应器，第一、通过光生物反应器自身的温控装置对藻液实施高效快速降温，达到节能降耗的目的；第二、实现平板式光生物反应器的封闭式培养，在藻类细胞能够充分循环悬浮的前提下避免空气污染和二氧化碳浪费，并降低系统能耗，提高藻类细胞培育的效率和质量。 

本发明的技术方案如下： 

一种系统内控温藻液外循环式微藻光生物反应器，包括由透明材料制成的六面封闭的长方体状缸体，缸体内沿长度方向每间隔一定距离固定一块起增加湍流和加固缸体作用的立式隔板，其特征在于：缸体长度方向的两端分别连接有进水管和出水管，并在所述进水管和出水管之间连接有外循环管，外循环管上设置有循环水泵；还包括加气管，该加气管外连二氧化碳压力气源，内端口靠近所述出水管；所述外循环管上还设置有用于对外循环管内藻液进行冷却的热交换器。

所述热交换器包括两端分别接在外循环管上供藻液流经的容器，所述容器内设置有冷媒流体管，冷媒流体管连接有制冷装置。 

外循环管上还设置有流量控制阀门。 

立式隔板上端与缸体上端面之间距离0-30cm，下端与缸体底面留有2-10cm的缝隙。 

本发明的积极效果在于： 

第一、在外循环管上设置了热交换机构，通过蒸发冷却方式快速带走循环藻液的热量，实现了对藻液（微藻及其培养基）的高效快速降温，达到了节能降耗的目的。

第二、循环水泵工作时，藻液携带新加入的二氧化碳从出水管进入外循环管，在外循环管中藻液与二氧化碳充分混合，二氧化碳充分溶入培养液，能够被微藻高效吸收利用，并起到保持培养液pH值稳定的作用。循环藻液经进水管回到缸体中，往复循环。在立式隔板导流作用下，藻液流动为反复折流方式，实现了藻液的湍流，确保了藻类细胞的良好悬浮以及在强光与弱光之间反复进行位置变换，充分适应微藻细胞光合作用及生长的习性，并明显减轻了微藻贴壁和沉淀现象。上述过程藻液不直接接触系统外空气，二氧化碳始终参与循环，并且藻液湍流充分，从而实现了平板式光生物反应器的封闭式培养，在藻类细胞能够充分循环悬浮的前提下避免了空气污染和二氧化碳浪费，并降低了系统能耗，提高了藻类细胞培育的效率和质量。 

第三、本发明避免了传统方式中风机热量大，通入到反应器中的气体温度过高（有时高达56℃）对微藻细胞产生伤害，造成微藻减产甚至死亡的问题。 

第四、与传统的通气混合方式相比，本发明还具有节约水源和噪音小的特点。 

附图说明