CN102031225A - 一种在线刷洗的微藻培养装置 - Google Patents

Abstract

一种在线刷洗的微藻培养装置，本发明由管道、管道阀(4)、清洁刷(3)、控制器(1)、往复泵(2)构成；管道为两组由一引导管与并联设置的管道组(5)连接的结构，其中一组管道组在并联外侧管道的底端与往复泵进料口相连；另一组管道组在并联的外侧管道上端与往复泵出料管相连；管道阀设置在管道前端；清洁刷为球形，自由放置在每一管道内；控制器控制往复泵的开启或关闭。本发明可克服外界条件的影响，而且在规模、体积、比表面积、占地面积得到有效控制，并解决藻体细胞因竞争营养、光照而形成的贴壁现象，实现24小时在线自动刷洗，降低生产成本。

Description

一种在线刷洗的微藻培养装置

技术领域

本发明属微藻生物工程，在线刷洗的微藻培养装置结构技术领域。

背景技术

微藻作为一种重要的可再生资源，具有分布广泛、生物量大、光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等突出特点。微藻的进一步开发利用，将提供新的资源，如微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等。

但是，自然界中的微藻资源分布广，种类多。微藻资源的开发，需要单种化、规模化进行。目前，微藻资源开发主要采用的装置为开放式和封闭式。开放式为：跑道式浅水层装置、幕布式装置等，这些装置投入虽成本低，但是由于是开放式，培养微藻条件不可控制，易受到天气、温度、尘土、敌害动植物的影响，规模化生产易失败。封闭式为：柱状式装置、方体式装置、球体式装置、管道式装置等。这些装置可以克服外界条件的影响，而且在规模、体积、比表面积、占地面积的到有效控制，而且可以提高气体交换，增大其利用率，但在培养过程中由于微藻是一种光能自养型的生物，生长过程中对温度、pH值、溶解氧、培养基浓度、光照强度等参数非常敏感，细胞间因竞争营养和光照，形成严重的贴壁现象，贴壁后减弱光照到达反应器内部，进而又影响到内部藻细胞生长和繁殖，若通过外力拍打或强大的机械离心力，则容易造成装置壁破碎，引起培养失败；藻细胞非常脆弱，细胞壁易碎，对藻液的机械输送必须是温和柔性的，而且不能产生剪切力。如何解决这些问题，才能给微藻生长代谢提供适宜条件，将成为微藻生物工程技术的核心技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处而提供一种在线刷洗的微藻培养装置，该装置能够解决微藻培养过程中藻体细胞因竞争营养、光照而形成的贴壁现象；采用一种柔性温和的机械输送设备，克服剪切力的影响，实现24小时自动刷洗等关键的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种在线刷洗的微藻培养装置，本发明由管道、管道阀、清洁刷、控制器、往复泵构成；其结构为：管道为两组由一引导管与并联设置的管道组连接的结构，其中一组管道组在并联的外侧管道底端与往复泵进料口相连；另一组管道组在并联外侧管道的上端与往复泵出料管相连；管道阀设置在并联管道前端；清洁刷为球形，自由放置在每一并联管道内；控制器控制往复泵的开启或关闭。

本发明并联平行管由透明的玻璃或有机玻璃构成。本发明管道阀设置在并联管道两端，起到控制清洁刷的流向和紧急备用。本发明管道阀为球形阀，材质采用PE、或PVC、或PPR、或铁、或不锈钢。本发明清洁刷为球形，外径大于所置管道的内径，可以自然的随液体一起在管道内刷洗贴壁的藻细胞或清洗管道。

本发明往复泵通过往复运动来控制液体的流量和流向，既能保证清洁刷通过，又不会打死、打伤微藻细胞。

本发明与现有技术比较具有以下优点：

1、本发明装置在运行过程中，培养液体自然向下流淌到管道组后，管道内原液体已被往复泵抽走，流速自动加快，对管道壁压力减少，管道不易破裂，降低泵的压力，泵体不易发热、烧坏，生产成本得到有效节约。

2、本发明的装置为两套以上并联平行管道，装置可以放大到几吨到几十吨，可以有效利用立体空间，减少占地面积，光表面积是其它反应器的10倍以上。

3、本发明的装置可以由清洁刷自动进行处理清洗、藻细胞贴壁的问题，降低劳动强度，节约人力资本。

4、本发明的管道设置为相互错位并联平行，管道间无相互遮光现象发生，培养过程中给藻细胞提供充足光源。

5、本发明的装置在运用过程中藻细胞光合作用消耗空气中的二氧化碳，产生了氧气，一定程度上减少温室效应，保护环境。

6、本发明的并联平行管道组设置有阀门，可以在特殊情况下(如管壁破裂、接头泄漏时)通过关闭阀门，可以避免上方的管道组继续泄漏。

7、本发明装置可以实现循环消毒，避免死角，消除管壁内气泡，降低污染，提高成功率。

8、本发明利用往复泵，不仅可以避免其他泵体打死、打伤藻细胞的现象，而且可以保证清洁刷自由通过。

9、本发明投入成本低，不需要大量人力物力，可以实现规模化培养微藻。

附图说明

图1是本发明的一种在线刷洗的微藻培养装置结构示意图。

图中，1-控制器，2-往复泵，3-球形刷，4-管道阀，5-并联管道

具体实施方式

本发明一种在线刷洗的微藻培养装置，由管道、管道阀4、清洁刷3、控制器1、往复泵2构成；其结构为：管道为两组由一引导管与并联设置的管道组5连接的结构，其中一组管道组在并联外侧管道的底端与往复泵2进料口相连；另一组管道组在并联外侧管道的上端与往复泵2出料管相连；管道阀4设置在并联管道前端；清洁刷3为球形，自由放置在每一并联管道内；控制器1控制往复泵2的开启或关闭。本发明并联平行管由透明的玻璃或有机玻璃构成。本发明管道阀4设置在并联管道两端，起到控制清洁刷的流向和紧急备用。本发明管道阀4为球形阀，材质采用PE、或PVC、或PPR、或铁、或不锈钢。本发明清洁刷3为球形，外径大于所置管道的内径。

例如：1.5吨一种在线刷洗的微藻培养装置，在长100m、宽1m的场地内，按照图1方式设计培养装置。首先在场地上安装并联平行管道(DN50)安装到卡槽内，每4根管道为一个并联单位，管道末端用U型管道连接，首端每4根管道头为一个单位与往复泵2进料口串连，上端另4根并联平行管道5与往复泵2出料管串连，在安装管道时就把球形刷3放到管道内，球形刷的直径为DN50，控制器1通过电控制往复泵2的开启或停止。每4根并联平行管道5为一个装置单元，每个单元工作体积为0.75吨，整个装置分为2个单元，总工作体积为1.5吨，光表面积为125平方米。

利用上述装置培养微藻(以红球藻为代表)的具体过程如下：

(1)装置安装完毕后，加入清水，启动控制器1开启往复泵2，往复泵2进行往复运动球形刷1在并联平行管道5内进行刷洗管壁，最后加入消毒液进行消毒。

(2)排进消毒液后，在并列平行管道5内加入优质无污染的雨生红球藻藻种，再加入营养物质，启动控制器1，往复泵2进行往复运动，下部并列平行管道5内雨生红球藻吸入到往复泵2内，往复泵2进行再次往复运动，雨生红球藻再次进入到上部并列平行管道5内，以此同时球形刷3与雨生红球藻一起流动，开始刷贴壁或沉淀的雨生红球藻细胞。

(3)在培养过程中，可以通过管道阀4控制球形刷3的走向，保证每根并联平行管道5都能刷道；若遇到有并联平行管道5破裂时，可以立即关闭管道阀4处理，避免大量雨生红球藻泄漏。

(4)在培养过程中，往复泵2的来回运动，给雨生红球藻提供无剪切力的机械能，保证雨生红球藻细胞的鞭毛和细胞壁不被弄伤和打破。

(5)整个反应器为全封闭，球形刷3在并列平行管道5内进行无数次刷洗，解决雨生红球藻的贴壁问题，污染的到有效控制。

(6)经过一段时间的培养后，雨生红球藻生物量达到收获量，进行收获，收获结束后，再次加入清水，开启控制器1启动往复泵2，让球形刷3刷净并列平行管道5残留的雨生红球藻细胞，加入消毒液消毒，重新开始下一轮的雨生红球藻培养。

实施的结果表明本发明将管道组、阀门有效闭合连接在一起，可以克服外界条件的影响，而且在规模、体积、比表面积、占地面积的到有效控制，而且解决藻体细胞因竞争营养、光照而形成的贴壁现象，实现24小时自动刷洗，降低生产成本，该反应器可用于连续或半连续微藻细胞培养，为开发微藻生物资源提供实际技术支撑，生产微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等产品。

Claims (5)

1.一种在线刷洗的微藻培养装置，其特征在于，由管道、管道阀(4)、清洁刷(3)、控制器(1)、往复泵(2)构成；其结构为：管道为两组由一引导管与并联设置的管道组(5)连接的结构，其中一组管道组在并联外侧管道的底端与往复泵(2)进料口相连；另一组管道组在并联的外侧管道上端与往复泵(2)出料管相连；管道阀(4)设置在管道前端；清洁刷(3)为球形，自由放置在每一管道内；控制器(1)控制往复泵(2)的开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的一种在线刷洗的微藻培养装置，其特征在于：管道组(5)材料采用透明的玻璃或有机玻璃构成。

3.根据权利要求1所述的一种在线刷洗的微藻培养装置，其特征在于：管道阀(4)设置在并联管道两端；起到控制清洁刷的流向和紧急备用。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种在线刷洗的微藻培养装置，其特征在于：管道阀(4)为球形阀，材质采用PE、或PVC、或PPR、或铁、或不锈钢。

5.根据权利要求1所述的一种在线刷洗的微藻培养装置，其特征在于：清洁刷(3)为球形，外径大于所置管道的内径。

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