[发明专利]光生物反应器的收获装置、收获方法及光生物培养系统

说明书

本发明公开一种生物反应器的收获装置、收获方法及光生物培养系统，用于收获光生物反应器培养的藻，该光生物反应器包括多个薄片式培养单元，各培养单元沿水平方向延伸，且各培养单元竖直方向上层叠布置，各培养单元上表面具有容置培养液的培养空间；相邻培养单元之间一个侧面形成为开放的侧开口，收获装置包括吸入器以及收集容器；吸入器包括吸入端口以及连接端口，且两者相互贯通，吸入端口能对接于侧开口，连接端口与收集容器连通；收集容器通过连接端口与吸入端口连通，且收集容器能产生负压，吸入端口收获培养单元上的藻液，并且存放入收集容器。本发明的收获装置可有效减少收获藻液所需的能耗，并且收获速度快且损失率低，适于工业化应用。

技术领域

本发明总体来说涉及一种光生物培养系统，具体而言，涉及一种光生物反应器的收获装置、收获方法及光生物培养系统。

背景技术

微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。

微藻大量培养已有几十年历史，目前的工业化微藻培养为液体浸没式，即以大量培养液作为微藻生长的介质，将藻种浸没在培养液内进行培养。浸没式培养又主要包括开放式培养池与密闭式光生物反应器(photo-bioreactor，PBR)两种形式。浸没式培养最典型的包括开放式跑道池以及平板式、管道式、立柱式等其他的透明容器等构成的封闭式光生物反应器，将藻浸没在大量的培养基中，通过搅拌机或循环设备或鼓泡设备使培养基持续处于运动状态，使每个藻细胞可均匀地接受光照和吸收CO2。然而，这些培养方法和培养装置都有一个共同缺点就是能耗大、细胞密度低、仅能做到细胞干重2g/l，污染源内部传播速度快、光利用效率低、占用空间大、用水量大，单位体积空间产率低，其中尤其是以能耗大、耗水多和空间占用大为其主要弊端。另一方面，浸没法培养藻，由于细胞干重仅能达到2g/l，在收获阶段，必须要经过滤浓缩或离心浓缩后，再进入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，但是我们都知道过滤浓缩或离心浓缩的能耗非常之高，效率也非常低。因此，藻的生产成本过高是制约微藻产业化的一个主要因素。

第三方面，很多藻，如丝状藻、螺旋藻、葛仙米等由于容易卷绕在搅拌装置上呈结团或被搅拌装置等剪力损伤细胞，因此这些藻类不适于在浸没式光生物反应器中培养。

本申请人已提出的PCT国际申请，国际申请号为PCT/CN2015/086982，其具体结构如图1A及图1B所示，光生物反应器1包括多个薄片式培养单元11，各培养单元11沿水平方向延伸，且各培养单元11沿竖直方向上层叠布置，各培养单元11的外围设有从相应培养单元11的上表面向上延伸的围堰部12，各培养单元11的上表面和围堰部12的内表面围成培养空间13，该培养单元11主要由侧面供光。由于培养单元11较薄，而且是静态培养，并且高密度层叠，因此可以实现高密度培养(细胞干重/单位占地面空间)。

每个培养单元11的培养空间13装有薄薄一层藻液。环境保持一定温度和湿度，减少蒸发对培养液的影响。一方面，由于藻液非常的薄，因此即使藻液未被搅拌，每个细胞都仍能够均匀地接受光照、以及与空气气体交换。因此，图中所示的光生物反应器无需搅拌、高压供气等能量消耗，同时由于培养液为静态，故可以将污染源的爆发控制在极小的范围内。另一方面，薄层培养时各层的细胞数量越来越多，使培养液自然被消耗殆尽，因此收获时也不需要用泵、浓缩设备等高能耗设备处理大量水体；因此可以进一步节省能耗和水耗。可以预期地是，上述光生物反应器具有很好的应用前景并能较好解决现有的浸没式光生物反应器存在的问题，适于藻的规模化培养。更为重要的是，图1A及图1B所示的静态、薄层、层叠式光生物反应器可适于丝状藻、大型藻、螺旋藻等的培养。