[发明专利]用于微藻高密度培养的灭菌培养基，和空气压缩机、空气冷却器、二氧化碳自动供应装置、密封垂直光生物反应器、收获装置、干燥装置，且其特征在于提供二氧化碳生物质转化和固定及利用其进行空气和水的净化方法

说明书

微藻发酵液生产系统包括使用微气泡发生器进行发酵液灭菌的装置、将大气中的二氧化碳和氧气注入发酵液的空气压缩和压力均衡装置。该系统还包括当水温过高时保持合适的发酵液温度的空气冷却装置、促进光合作用的自动二氧化碳供应装置、和阻挡污染物并增加溶解的二氧化碳和氧气浓度的密封的垂直光生物反应器。该系统还包括使用中空纤维膜的高效率收获装置、和利用空气压缩产生的余热的热空气干燥装置。

技术领域

本发明涉及一种用于微藻的有效培养和收获的装置，以及通过利用生物质的二氧化碳的固定和转化来进行空气净化和作为有机废水的污水中的氮和磷的生物处理和净化的方法。

背景技术

微藻是光合微生物，在20至30亿年前出现在原始地球上。基于其强大的繁荣和繁殖能力，它们通过光合作用将年轻地球上丰富的碳转化为有机物质，并通过其代谢能力将氧气排出。他们使动物的出现成为可能，并且生存至今。

不可否认，由于能源的消耗以及由于温室气体的过度排放导致的全球变暖的影响，当前的地球环境正面临严重的危机。因此，为了减少二氧化碳排放和化石燃料的使用，来自生物的生物能源作为替代能源获得了很多关注。因此可以说，可再生的碳中和生物燃料在不久的将来取代强烈依赖于传统化石燃料的运输燃料是非常必要的。生物能源不仅比其他类型的可再生能源更容易储存，而且还可以直接用于内燃机。它可与普通柴油混合使用，并且是一种无毒、可生物降解的物质。到目前为止，大多数生物柴油已经由棕榈油、菜籽油或其他富含油的植物生产。然而，这种植物来源的生物柴油遇到了可持续性问题。例如，要生产每年全球来自油菜籽中生物柴油消费量(2015年约20亿吨)，需要的土地面积相当于朝鲜半岛面积的两倍。而且，在加工过程中消耗了可生产的总能量的一半以上。这些是使用微藻生产生物柴油的研究和开发最近获得了很多关注的原因。

微藻的使用具有许多优点。首先，微藻通常显示出远远优于植物的生产率特征。增长最快的微藻每隔3小时就会分裂并增加一倍的数量。除二氧化碳外，它们还可以去除如氨、硝酸盐和磷酸盐的污染物，这使其可用于废水处理。此外，培养的微藻除了可以替代传统的化石燃料外，还可以产生有用的天然物质，例如抗氧化剂。在提取这些物质后，副产物可用作饲料或肥料，这使其成为可用于各种目的的燃料来源。

然而，对于微藻的大规模培养存在有待克服的各种技术障碍。微藻培养过程占总成本的50％以上，其次是收获、浓缩、干燥、和分离及提取。现有的培养方法包括登记的韩国专利号10-0679989(具有种子培养容器的跑道式室外大规模微藻培养容器)和公开的韩国专利号10-2012-0014387(用于微藻质量培养的光生物反应器和使用它们的培养方法)。然而，传统的跑道池养殖系统和光生物反应器需要宽的安装面积和高的初始安装成本。在初始设施成本低的小型跑道池的情况下，由微藻导致生物膜的形成和长的培养周期导致产量降低。此外，作为化学试剂的凝结剂用于收获，其导致二次水污染问题。具有良好产率的光生物反应器受到限制，因为它们受限于水平结构而不能引起流动来防止藻类附着到壁上。这种水平结构不仅难以引入大气中的二氧化碳，而且限制了光合产物，即氧的释放。这通过氧中毒限制了生产率的增长。

最后，可以说，为了微藻的商业化而进行具有低的初始设施成本并通过提供低成本的微藻生长因子(光、二氧化碳、氮、磷、微量矿物质)降低操作成本的低成本、高能量的组合技术的开发是迫切的。

发明内容

本发明在很大程度上满足了前述需求，其中在一个方面，提供了光生物反应器与使微藻生长和收获的方法，其在一些实施方式中至少在一定程度上克服了本文所述的缺点。