[实用新型]一种平板式光生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种平板式光生物反应器，属于微藻生物技术领域。

背景技术

微藻能有效利用光能、CO₂及无机盐类合成蛋白质、油脂、多糖及多种高附加值生物活性物质。开发利用微藻生物质，是解决人类食品、能源及粮食问题的有效手段。此外，大气中CO₂浓度不断升高，是全球变暖的直接诱因。工业烟道气中含有体积浓度(10～15)％的CO₂，成为排放CO₂的重点点源。利用微藻的光合作用吸收工业烟道气中的CO₂并耦合微藻生物质生产能兼顾环保效益和经济效益，一举多得。

光生物反应器是微藻培养的技术载体，主要分为开放式和密闭式两种。常见的开放式光生物反应器有跑道池、天然池塘等，这些反应器具有构造简单、成本低廉和操作简便等优点，但开放式微藻培养过程受光照、温度等自然环境因素影响大，微藻易受原生动物、其他藻种或真菌污染，CO₂供给不足且水分蒸发严重，这些因素导致微藻细胞培养密度偏低、采收成本较高。密闭式光合生物反应器培养条件稳定，光能利用率高，可无菌操作，容易进行高密度微藻培养，已成微藻培养的发展方向。一般封闭式光生物反应器有：管道式、平板式、圆筒形、搅拌式发酵罐、浮式薄膜袋等。目前，封闭式光生物反应器的采光方式主要有室外直接采光和人工光源采光两种。采用室外采光易受外界环境光照、温度等因素影响，不利于微藻培养过程的控制；采用人工光源，虽然避免了环境因素的影响，但是传统人工光源消耗大量电能，不利于控制微藻大规模培养生产的成本。

平板式反应器最早出现在上世纪50年代，目前已被广泛应用。该反应器具有易放大培养，易清洗，其内部贴壁生长和外部的盐沉淀易处理等优点。许波等开发了水平放置的平板式反应器，培养缺刻缘绿藻时，最大生物质产率达到0.73g/(L·d)，CO₂固定速率1.38g/(L·d)。游文朗等用水平放置的平板反应器培养紫球藻，生物质产率和CO₂固定速率分别为0.431g/(L·d)和1.23g/(L·d)。但是，平板式反应器尚存在一定缺陷，表现为：(1)反应器不易放大，采用外置人工光源时，微藻的光利用率随反应器几何尺寸增大而明显下降；(2)不利于微藻在烟道气直接通入下增殖，因烟道气中CO₂浓度高达(10～15)％，对绝大多数微藻生长是不利的。如果在通入前增设烟气稀释装置，会增大工程造价和工程难度，不利于保证微藻生物技术的经济性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、光能利用率高、实现烟气直通式微藻培养的平板式光生物反应器。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种平板式光生物反应器，包括封闭柱形腔，在封闭柱形腔内从左到右依次设置有第一导流管、第二导流管和第三导流管，第一导流管、第二导流管和第三导流管下部分别对应设置有第一气体分布器、第二气体分布器、第三气体分布器，上部分别对应设置有第一进气口、第二进气口、第三进气口；第一进气口、第二进气口、第三进气口上分别连接有第一进气管、第二进气管和第三进气管，第一进气管、第二进气管和第三进气管另一端上分别连接有第一气体流量计、第二气体流量计和第三气体流量计；第一导流管、第二导流管和第三导流管的外壁上均设置有柔性LEDs条带灯。

进一步地，第一气体分布器、第二气体分布器、第三气体分布器均设置在封闭柱形腔底部；第一进气口、第二进气口、第三进气口均设置在封闭柱形腔顶部。

进一步地，封闭柱形腔顶部左侧设置有检测口，右侧设置有进料口和取料口。

进一步地，封闭柱形腔底部侧面设置有采收阀门。

进一步地，第一进气管、第二进气管和第三进气管上分别设置有第一气体调节阀门、第二气体调节阀门和第三气体调节阀门。

进一步地，封闭柱形腔的外壁选用透明材料，最优选透明的普通玻璃、有机玻璃或聚碳酸酯板。