[实用新型]藻类生物反应器

说明书

本实用新型涉及一种生物反应器，其是专为藻类的培养特别是海藻的大规模培养提供一种实用化程度高的藻类生物反应器产品，属于生物技术领域。

本实用新型做出之前，国内外尚无专用于海藻培养的生物反应器产品。已有的光生物反应器多为植物细胞培养及微藻的培养而设计，由于其结构复杂，造价昂贵，工艺放大条件不成熟等原因仅用于实验室研究工作，不适合用于藻类，特别是海藻的大规模培养。如已有的机械搅拌式光生物反应器是由传统的通气式发酵罐演变而来，PH、DO和温度等参数已有一套较成熟的检控系统，放大原则基本确立。但所需动力较大，内部结构复杂，清洗麻烦，存在轴封问题，且搅拌浆的剪切作用对藻类等培养物损伤较大，且存在藻体缠绕、金属腐蚀等问题，故不适于藻类培养。现有的气升式光生物反应器虽免去了机械搅拌，仅由空压机通气达到既传质又搅拌的作用，简化了结构，不存在轴封问题，无强烈的剪切区域，可用于丝状植物细胞、藻类等的培养，但其工艺放大条件不成熟，不能很好的解决液体湍动的死区问题，且其高效的氧的传输正好与藻类的培养相矛盾，另外其内部的附属结构如金属支架等在海藻培养中存在难以解决的金属腐蚀、藻体缠绕等问题，也不适于藻类的培养。

本实用新型的目的是提供一种适用于藻类培养的生物反应器产品。该反应器的设计符合藻类的生长要求，结构简单，易于加工安装，使用操作方便，实用化程度高，在藻类养殖上可以推广使用。

本实用新型是按如下技术方案实现的：研制了一种藻类生物反应器，其为外照光内导流气升式，其包括同轴套装的主筒、导流筒和通气管，导流筒的上端固定在主筒的上封盖上，导流筒的下端底沿通过底撑脚直接座落在主筒的底封板上，均布在导流筒下端底沿的诸底撑脚之间的底沿相对主筒底封板构成了导流筒下端的回流口，导流筒上端的筒壁上还设有径向均布的溢流孔；设在导流筒顶盖上的通气管穿固于该盖，并悬垂直插在导流筒底部中央；导流筒顶盖上还设有排气管口。

所述的主筒，其高径比在(1～10)∶1，所述的导流筒和主筒的直径比为D_导/D_主=0.1-0.7，且导流筒的径向截面积要小于主筒与导流筒之间的径向环形面积。

所述的通气管，其上端可由法兰架支撑固定或粘固在导流筒顶盖上，该管下端悬垂相距低封板的间隙h为1-10倍的该管管径。

所述的导流筒上端的溢流孔，其开孔率为导流筒和主筒之间的径向环形面积的0.1-0.8倍；其下端的回流口的开口率为导流筒和主筒之间的径向环形面积的0.1-0.8倍。

本实用新型与已有技术相比，其设计满足了藻类培养的特殊要求，结构简单，无海水腐蚀部件，内部设备简化至最低，减少了培养物附壁的机会，清洗方便；气泡带升造成的液体环流循环效果好，使藻类在较温和条件下有效地循环流动，充分接受光照；适合藻类的培养，造价低廉，实用化程度高，造价明显低于同类反应器，将是可以率先实现实用化的一种藻类生物反应器。其特点是：

(1)反应器的材料采用透明的有机玻璃，透光度好，可采用外照光源供光；强度高、质量轻、价格便宜，易于加工、安装、改造，操作和清洗时不易破碎，适合生产上应用。

(2)通气管由反应器顶部插到底部，悬固在反应器中心，此举简化了通气装置，不需要装止逆阀及密封装置，消除了死区，且便于清洗安装。

(3)导流筒的径向截面积小于主筒与导流筒之间的径向环形面积，使液体上升速度大于液体回流速度，即缩短导流筒内气液并存时间，减少了气液传质机会。

(4)导流筒采用落底式，即导流筒上端固定在主筒的上封盖上，下端底撑直接座落在主筒底封板上。这样使得导流筒的上、下两端都有固定支撑处，导流筒、主筒之间连接稳定牢固且简化了装置，消除了上述悬固支撑架的种种弊端。

(5)溢流孔、回流口的开设构成了液体在主筒与导流筒之间循环的回路，从而使导流筒直接落底的安装方式成为可能。

(6)本反应器采用较常用的外照光式，主要对主筒与导流筒之间的液体进行光照，受照光程短，光照充分、均匀。本设计正是针对这种方式，液体不断地在导流筒内外循环，且主要是停留在主筒与导流筒之间，有效解决了光照问题。

(7)本反应器为立式，装料系数高，占地面积小，且便于优化培养条件，进行高密度培养，其性能价格比达生产单位所能接受的程度。

(8)本反应器不仅适用于藻类的培养，还可推广应用到轮虫等饵料的培养上。因此本反应器的设计构型拥有着广阔的应用前景。

本实用新型的实施侧结合附图说明如下：

图1为藻类生物反应器的结构示意图。图中，实线箭头表示气流方向，虚线箭头表示液流方向。

参见图1制成的有机玻璃质的藻类生物反应器。其包括：同轴套装的主筒1，导流筒2和通气管3。导流筒2的上端固定在主筒1的上封盖9上。导流筒2的下端底沿通过底撑脚8直接座落在外筒1的底封板11上。均布在导流筒2下端底沿的诸底撑脚8之间的底沿相对主筒1底封板11构成了导流筒2下端的回流口6，在导流筒2上端的筒壁上还设有径向均布的溢流孔5。在导流筒2顶盖10上设有排气管口4。在导流筒2顶盖10上还通过螺栓法兰架7支承固定有穿过该顶盖10的通气管3。该管3悬垂直插在导流筒2底部中央。该管3下端悬垂相距底封板11的间隙h以2.5倍的该管内径为宜。设在导流筒2上的溢流孔5为8个，其开孔率为30％的两该筒2、1之间的径向环形面积。相应地设在导流筒2下端的有4个回流口6，其开口率为28％的该径向环形面积，立式安装的本反应器选取高径比为5∶1，其中导流筒直径D_导：φ200mm，主筒D_主：φ320mm，筒高H：1600mm。本反应器不仅适用于藻类的培养，还可推广应用到轮虫的培养上，配以优化的培养条件，其性能价格比已达生产用户能接受的程度。